[發明專利]一種生物醫用高熵合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810151460.2
• 申請日: 2018-02-14
• 公開（公告）號: CN108220741B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 肖樹龍;徐麗娟;王笑晗;陳玉勇;田竟
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C30/04;C22C30/02;C22C30/06;C22C1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

一種生物醫用高熵合金及其制備方法，涉及一種高熵合金及其制備方法。目的是解決傳統生物醫用β型鈦合金彈性模量高和耐磨性差的問題。生物醫用高熵合金的分子式為：Ti_aZr_bMo_cNb_dM_e；制備方法：按分子式Ti_aZr_bMo_cNb_dM_e中各元素原子百分比稱取原料；將原料置于銅坩堝內，將真空熔煉爐進行抽真空并將提升功率，冷卻至室溫后翻轉進程二次熔煉。本發明生物醫用高熵合金的的壓縮斷裂強度高達2500～2690.84MPa，屈服強度1300～1306.19MPa，斷裂應變為51.79％；并具有優異的壓縮彈性模量低、高溫變形能力、高溫相穩定性和良好生物相容性。本發明適用于制備生物醫用高熵合金。

技術領域

本發明涉及一種高熵合金及其制備方法。

背景技術

生物醫用金屬材料研究熱度逐年來只增不減。經歷多代合金成分的發展，Ti、Al、Mo等元素逐漸添加入生物醫用金屬材料中，使合金性能表現更加多樣化。但發展至今日的生物醫用金屬材料，大都仍以傳統合金理論進行設計，這使得材料難以集中合金成分中各元素的優良特性，使生物醫用金屬材料的發展受到一定限制，而高熵合金理念的提出，恰為我們提供一種發展生物醫用金屬材料的新思路。性能上的雞尾酒效應、結構上的晶格畸變效應、動力學上的遲滯擴散效應、及熱力學上的高熵效應共同構成了高熵合金體系的四大效應，它們分別從性能、微觀結構、熱力學等方面說明高熵合金的特性，也是構成了高熵合金性優異性能的根基。高熵合金具有高強度、高硬度、耐腐蝕、耐磨等特性，使其在生產生活中有廣泛的應用。

目前廣泛應用的第三代生物醫用β型鈦合金擁有良好的生物相容性，但是其力學性能和耐磨性明顯不足，第三代生物醫用β型鈦合金雖然彈性模量與傳統鈦合金(彈性模量50～80GPa)相比降低很多，但是與骨組織(彈性模量小于30GP)相比仍然較大，需進一步降低其彈性模量；另外，第三代生物醫用β型鈦合金本身耐磨性較差，在長期使用中容易產生磨損甚至失效，因此一般需要對β型鈦合金進行表面改性來提高其耐磨性及生物相容性。

發明內容

本發明為了解決現有的生物醫用β型鈦合金彈性模量高和耐磨性差的問題，提出了一種生物醫用高熵合金及其制備方法。

本發明生物醫用高熵合金的分子式為：Ti_aZr_bMo_cNb_dM_e，分子式中：M為Ta、Sn、Mn、Al、Fe、Co、Cu、Cr或Zn；0.5≤a≤2.0，0.5≤b≤2.0，0.5≤c≤2.0，0.5≤d≤2.0，0≤e≤2.0。

上述生物醫用高熵合金的制備方法按以下步驟進行：

一、按分子式Ti_aZr_bMo_cNb_dM_e中各元素原子百分比稱取鈦棒、海綿鋯、鉬片、鈮片和純M顆粒做為原料；分子式中：M為Ta、Sn、Mn、Al、Fe、Co、Cu、Cr或Zn；0.5≤a≤2.0，0.5≤b≤2.0，0.5≤c≤2.0，0.5≤d≤2.0，0≤e≤2.0；

所述純M顆粒的粒徑為0.1～5mm；

所述鈦棒的純度＞99.9wt.％；純度＞99.9wt.％；所述海綿鋯的純度＞99.99wt.％；所述鉬片的純度＞99.9wt.％；所述鈮片的純度＞99.9wt.％；所述純M顆粒的純度＞99.9wt.％；

二、高熵合金鑄錠制備：