[發(fā)明專利]一種Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810982818.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109182811A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許曉靜;王賽甫;趙倩;史小冬;李沖;蔡成彬;居士浩;黃錦棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/04
• 分類號(hào): C22C1/04;C22C14/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

一種Ag合金化的Ti?24Nb?4Zr?7.9Sn?5Ag合金的制備方法，其特征在于：它的制備原料為Ti粉、Nb粉、Si粉、Zr粉和Ag粉；包括以下步驟：首先，它以Ti、Nb、Zr、Sn、Ag粉末為原材料經(jīng)高能球磨制備成混合粉末制備。然后，將混合粉末進(jìn)行常規(guī)模壓處理。最后，將模壓所得壓塊進(jìn)行真空無(wú)壓燒結(jié)處理，獲得硬度、彈性模量、摩擦系數(shù)較低，抗腐蝕性能較高，生物相容性更好的5wt.％Ag/TNZS鈦基材料。本發(fā)明很好的解決了TNZS合金在生物醫(yī)療方面應(yīng)用存在的問(wèn)題，有效的降低了鈦基材料的硬度、彈性模量、摩擦系數(shù)；提高了材料的抗腐蝕性能；生物相容性更佳，有利于材料在生物醫(yī)療方面的的應(yīng)用。并且制備工藝簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)型優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料制備領(lǐng)域，尤其是一種TNZS基材料的制備方法，具體地說(shuō)是一種較低的硬度、彈性模量，較小的摩擦因數(shù)，較強(qiáng)的抗腐蝕性，較好的生物相容性的鈦基材料的制備方法。

背景技術(shù)

TNZS合金不僅具有較低的彈性模量、優(yōu)良的耐腐蝕性等特性，并且還具有優(yōu)良的加工成型性以及相應(yīng)的力學(xué)性能，這些優(yōu)點(diǎn)使其順利成為現(xiàn)如今醫(yī)用植入體的首選材料之一。但是生物醫(yī)用TNZS合金，仍然存在彈性模量高，摩擦因數(shù)高、摩擦磨損性能及生物相容性較差等諸多缺陷，嚴(yán)重限制了其在臨床醫(yī)學(xué)上的廣泛應(yīng)用。

Ag為質(zhì)軟且富有延展性的金屬，具備良好的延展性、生物相容性，較好的耐磨損、抗腐蝕性和殺菌的性能。在合金中添加Ag易使其整體硬度弱化，同時(shí)降低合金的彈性模量。因此通過(guò)添加Ag元素來(lái)改變TNZS材料的元素分布、組織構(gòu)成從而改善TNZS材料的整體性能具有較高的價(jià)值和重要的意義。

本發(fā)明采用兩次高能球磨與常規(guī)模壓、真空無(wú)壓燒結(jié)相結(jié)合的粉末冶金技術(shù)來(lái)制備5wt.％Ag/TNZS鈦基材料，大幅度提高TNZS基材料的綜合性能。據(jù)申請(qǐng)人所知，迄今為止尚未有在TNZS鈦基材料中添加Ag金屬元素并且采用粉末冶金法來(lái)制備5wt.％Ag/TNZS的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的針對(duì)現(xiàn)有的生物醫(yī)用TNZS合金存在彈性模量高，摩擦因數(shù)高、摩擦磨損性能及生物相容性較差的問(wèn)題，發(fā)明一種采用“高能球磨-模壓成型-真空無(wú)壓燒結(jié)”的Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金制備鈦基合金的方法。它通過(guò)添加Ag粉末，制備5wt.％Ag/TNZS。所獲得的5wt.％Ag/TNZS具有較低的硬度、彈性模量、摩擦因數(shù)，較強(qiáng)的抗腐蝕性，較好的生物相容性，而且制備方法操作簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn-5Ag合金的制備方法，其特征是它包括以下步驟：

步驟1，高能球磨混合粉末制備：先配制5wt.％Ag/TNZS混合粉末(各組分的質(zhì)量百分比分別為Ti粉：59.1％，Nb粉:24％，Zr粉:4％，Sn粉：7.9％，Ag粉：5％)經(jīng)高能球磨(行星球磨機(jī)，球料質(zhì)量比為10:1，400r/min球磨72h，球磨50min停機(jī)10min)后，置于真空干燥箱內(nèi)60℃保溫4h烘干，過(guò)篩(300目篩)；

步驟2，常規(guī)模壓處理的方法：將步驟1制備的混合粉末在南通鍛壓設(shè)備廠制造的YB32-100液壓機(jī)進(jìn)行壓制成型(壓制壓力為18Mpa，保壓3min)，即得所需壓塊厚度為4mm左右；

步驟3，真空無(wú)壓燒結(jié)處理：將步驟2壓制成型的壓塊放置在WZS-20型雙室真空燒結(jié)爐進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)。其中真空度1×10^-1Pa，升溫速率10℃/min。燒結(jié)工藝為先預(yù)燒至600±10℃保溫2h，升溫至800±10℃保溫2h,再升溫至1000±10℃保溫2h，最終升溫至1250±10℃保溫2h，隨后隨爐冷卻。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明通過(guò)“高能球磨-常規(guī)模壓-真空無(wú)壓燒結(jié)”相結(jié)合的粉末冶金技術(shù)，獲得成分分布均勻的TNZS基金屬材料，為鈦金屬提供了一種可工業(yè)化生產(chǎn)的制備方法。