特殊牌號Ti-15Mo鈦合金的核心性能與執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

Ti-15Mo主要由鈦和鉬等兩種元素組成，對人體較為溫和，在金屬材料中具有與骨骼相似的柔韌性（彈性模量比傳統(tǒng)合金更接近骨骼），是一種有望實現(xiàn)高治愈力的生物用鈦合金。在生物醫(yī)療、化工設(shè)備、航空航天等高端領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，有關(guān)Ti-15Mo鈦合金的核心性能、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用情況，利泰金屬整理如下：

Ti-15Mo鈦合金詳解

1、基本特性

類型：近β型鈦合金

化學(xué)成分（wt%）：

Mo：14.0~16.0%

Ti：余量

雜質(zhì)元素（如Fe、O、N、C）嚴(yán)格限制（如O≤0.15%）。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

ASTM F2066（醫(yī)用植入材料標(biāo)準(zhǔn)）

ISO 5832-14（外科植入物專用標(biāo)準(zhǔn)）

2、核心性能

力學(xué)性能：

抗拉強(qiáng)度：≥900 MPa

屈服強(qiáng)度：≥800 MPa

延伸率：≥10%

彈性模量：約75~85 GPa（接近人骨模量，減少應(yīng)力屏蔽效應(yīng)）

耐腐蝕性：

在氯化物、酸性環(huán)境中表現(xiàn)優(yōu)異，適用于人體體液和化工腐蝕介質(zhì)。

生物相容性：

符合醫(yī)療植入物生物安全性要求（ISO 10993標(biāo)準(zhǔn)）。

3、應(yīng)用領(lǐng)域

生物醫(yī)療：

骨科植入物：人工關(guān)節(jié)、骨釘、脊柱固定器械。

牙科應(yīng)用：種植體、正畸弓絲（因低模量和高耐腐蝕性）。

化工設(shè)備：

用于強(qiáng)酸（如鹽酸、硫酸）環(huán)境下的反應(yīng)器、閥門、管道。

航空航天：

非主承力結(jié)構(gòu)件，如緊固件、支架（需結(jié)合表面處理提升疲勞性能）。

4、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求（ASTM F2066）

成分控制：

Mo含量嚴(yán)格控制在14%~16%，避免β相不穩(wěn)定。

限制間隙元素（O≤0.15%、N≤0.05%）以確保韌性。

力學(xué)性能測試：

需通過拉伸試驗、硬度測試（如洛氏硬度HRC≥25）。

生物安全性：

需通過細(xì)胞毒性、致敏性等生物相容性測試。

5、與其他β型鈦合金的差異

6、加工與處理

熱處理：

固溶處理：通常在800~900℃保溫后水淬，獲得單一β相。

時效處理：450~550℃保溫，析出α相以提升強(qiáng)度。

加工性能：

冷加工：可進(jìn)行冷軋、冷拔，但需控制變形量避免開裂。

焊接：需采用惰性氣體保護(hù)（如TIG焊），焊后需退火消除應(yīng)力。

表面處理：

陽極氧化：提升表面硬度和耐腐蝕性。

噴砂處理：用于醫(yī)療植入物促進(jìn)骨整合。

7、局限性

成本較高：因鉬元素添加及嚴(yán)格的生產(chǎn)控制，價格高于常規(guī)鈦合金（如TC4）。

高溫性能受限：長期使用溫度不宜超過300℃，β相在高溫下易粗化。

8、選型建議

醫(yī)療領(lǐng)域：首選Ti-15Mo或Ti-13Nb-13Zr，需權(quán)衡模量與強(qiáng)度。

化工耐蝕：若介質(zhì)為還原性酸，Ti-15Mo優(yōu)于TC4；若為氧化性酸，TA2更優(yōu)。

輕量化結(jié)構(gòu)：需高強(qiáng)度時選擇Ti-5553，需低模量則選Ti-15Mo。

總結(jié)

Ti-15Mo鈦合金憑借其低彈性模量、優(yōu)異的生物相容性和耐腐蝕性，成為醫(yī)療植入物及特殊化工環(huán)境的理想材料。其性能與成本介于傳統(tǒng)α+β合金（如TC4）與高強(qiáng)度β合金（如Ti-5553）之間，選型時需結(jié)合具體工況需求。