TC4钛合金是目前应用最广的一种α+β型钛合金[1−2],其用量占钛合金总消耗量的50%以上,它含质量分数6%的α稳定元素Al及4%的β稳定元素V,具有优异的综合性能,主要有:(1)密度低,使医用件轻巧,舒适感好;(2)高的强度和疲劳强度,可满足骨头、关节、手术器械和康复器械的强度要求;(3)耐蚀(化学稳定性好),抗体液腐蚀,适于身体各部件使用;(4)生物相容性好,无毒性(无致炎、致癌作用),其腐蚀产物也无毒,不向体外扩散,而是集中在植入物附近;(5)力学相容性好,钛合金的弹性模量可降至50~100 GPa,减少应力屏蔽,与人体骨头匹配性好;(6)低X射线吸收率,医检时X射线可视性好;(7)形状记忆功能,可用做脊柱矫形棒、骨钉、内固定器、聚髋器、内支架等;(8)有良好加工成形性,适于制成板、棒、丝、管、毛细管、异形件等医用制品。因而广泛应用在制药工业、医疗器械、人体植入物等领域[3]。
美国、英国和俄罗斯首先将Ti‒6AL‒4V合金用于人体。Ti‒6AL‒4V和Ti‒6AL‒4VELI是迄今为止一直广泛应用于植入物材料的重要合金。随着钛合金在医用领域的发展,为满足U型椎弓根螺钉(实物照片见图1)高塑性,高扭转角的需求,研制ϕ7.5 mm小规格棒材,棒材力学性能:抗拉强度Rm≥930 MPa、规定塑性延伸强度Rp0.2≥860 MPa、断后伸长率A≥16%、断面收缩率Z≥30%,高倍组织达到标准GB/T 13810—2017的要求,进行不同拉拔工艺及热处理工艺研究。