[發(fā)明專利]一種Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制備工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410288006.3
• 申請(qǐng)日: 2014-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN105219996A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 周萌
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 貴陽中新專利商標(biāo)事務(wù)所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金的制備工藝，特別涉及一種Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制備工藝。

背景技術(shù)

不含Al、Cr等有毒元素的β型Ti-Mn-Cr-Si-V作為最新一代硬組織植入材料在獲得低彈性模量、高強(qiáng)韌性、高生物相容性等綜合性能方面取得了可喜的進(jìn)展，表現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿Γ泊嬖谝恍┴酱鉀Q的問題，其中最明顯也是最主要的問題是新型βTi-Mn-Cr-Si-V的彈性模量遠(yuǎn)高于人體骨骼（致密骨的彈性模量為7~30GPa，松質(zhì)骨彈性模量為0.05~0.5GPa）。這種彈性模量過高的合金植入人體時(shí)易發(fā)生“應(yīng)力屏蔽”，從而限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制備工藝，以獲得各方面性能與人體體格性能相同的合金。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制備工藝，其原料配方為：Ti：2.1%，Nb：0.9%，V：14%，Mo：7%，NH₄HCO₃：10%，Si：66%，在氣氛保護(hù)下，用傳統(tǒng)的粉末燒結(jié)法制備多孔Ti-Mn-Cr-Si-V合金。

制備工藝中：以2℃/min的升溫速率升溫至80℃，保溫60min，然后繼續(xù)升溫至300℃，保溫30min。

本發(fā)明的有益效果：同造孔劑的孔尺寸、分布、形狀、孔隙率不同，通過比較，加入碳酸氫銨的多孔材料孔隙率為34.38%，大部分孔洞直徑小于100μm，平均直徑在60~80μm之間,與NH₄HCO₃的尺寸基本相近，出現(xiàn)超大孔洞的情況較少；并且多孔材料成孔均勻，孔洞大多為圓形或近圓形。因此最適合做多孔Ti-Nb-V-Mo-Si合金的造孔劑。多孔材料孔洞的內(nèi)壁有明顯的小孔，尺寸遠(yuǎn)小于普通孔洞的尺寸。添加造孔劑法制備多孔材料的孔洞大多為通孔。有利于植入人體后營(yíng)養(yǎng)成分的輸送和誘導(dǎo)骨組織長(zhǎng)入。添加10%NH4HCO3的合金抗壓強(qiáng)度為130.75MPa，彈性模量為9.562GPa，與人體骨骼的彈性模量相匹配，符合設(shè)計(jì)中提出的要求。

具體實(shí)施方式

一種Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制備工藝，其特征在于：其原料配方為：Ti：2.1%，Nb：0.9%，V：14%，Mo：7%，NH₄HCO₃：10%，Si：66%，在氣氛保護(hù)下，用傳統(tǒng)的粉末燒結(jié)法制備多孔Ti-Mn-Cr-Si-V合金。制備工藝中：以2℃/min的升溫速率升溫至80℃，保溫60min，然后繼續(xù)升溫至300℃，保溫30min。

1、根據(jù)穩(wěn)定化系數(shù)Kβ和Mo當(dāng)量理論，電子濃度理論，d電子合金設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)合金元素含量為Nb=2.1%，V=0.9%，Mo=14%，Si=7%，并通過金相顯微觀察和XRD檢測(cè)得出式樣的組織為大量的β相+少量的α相，所得合金為亞穩(wěn)β型Ti-Mn-Cr-Si-V。

2、不同造孔劑的孔尺寸、分布、形狀、孔隙率不同，通過比較，加入碳酸氫銨的多孔材料孔隙率為34.38%，大部分孔洞直徑小于100μm，平均直徑在60~80μm之間,與NH₄HCO₃的尺寸基本相近，出現(xiàn)超大孔洞的情況較少；并且多孔材料成孔均勻，孔洞大多為圓形或近圓形。因此最適合做多孔Ti-Nb-V-Mo-Si合金的造孔劑。

3、多孔材料孔洞的內(nèi)壁有明顯的小孔，尺寸遠(yuǎn)小于普通孔洞的尺寸。由此可見，添加造孔劑法制備多孔材料的孔洞大多為通孔。有利于植入人體后營(yíng)養(yǎng)成分的輸送和誘導(dǎo)骨組織長(zhǎng)入。

4、通過萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)合金試樣進(jìn)行壓縮實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明添加10%NH4HCO3的合金抗壓強(qiáng)度為130.75MPa，彈性模量為9.562GPa，與人體骨骼的彈性模量相匹配，符合設(shè)計(jì)中提出的要求。