[发明专利]一种Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金的制备工艺，特别涉及一种Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制备工艺。

背景技术

不含Al、Cr等有毒元素的β型Ti-Mn-Cr-Si-V作为最新一代硬组织植入材料在获得低弹性模量、高强韧性、高生物相容性等综合性能方面取得了可喜的进展，表现出巨大的发展潜力，但也存在一些亟待解决的问题，其中最明显也是最主要的问题是新型βTi-Mn-Cr-Si-V的弹性模量远高于人体骨骼（致密骨的弹性模量为7~30GPa，松质骨弹性模量为0.05~0.5GPa）。这种弹性模量过高的合金植入人体时易发生“应力屏蔽”，从而限制了其进一步应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制备工艺，以获得各方面性能与人体体格性能相同的合金。

本发明的技术方案是：一种Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制备工艺，其原料配方为：Ti：2.1%，Nb：0.9%，V：14%，Mo：7%，NH₄HCO₃：10%，Si：66%，在气氛保护下，用传统的粉末烧结法制备多孔Ti-Mn-Cr-Si-V合金。

制备工艺中：以2℃/min的升温速率升温至80℃，保温60min，然后继续升温至300℃，保温30min。

本发明的有益效果：同造孔剂的孔尺寸、分布、形状、孔隙率不同，通过比较，加入碳酸氢铵的多孔材料孔隙率为34.38%，大部分孔洞直径小于100μm，平均直径在60~80μm之间,与NH₄HCO₃的尺寸基本相近，出现超大孔洞的情况较少；并且多孔材料成孔均匀，孔洞大多为圆形或近圆形。因此最适合做多孔Ti-Nb-V-Mo-Si合金的造孔剂。多孔材料孔洞的内壁有明显的小孔，尺寸远小于普通孔洞的尺寸。添加造孔剂法制备多孔材料的孔洞大多为通孔。有利于植入人体后营养成分的输送和诱导骨组织长入。添加10%NH4HCO3的合金抗压强度为130.75MPa，弹性模量为9.562GPa，与人体骨骼的弹性模量相匹配，符合设计中提出的要求。

具体实施方式

一种Ti-Nb-V-Mo-Si合金的制备工艺，其特征在于：其原料配方为：Ti：2.1%，Nb：0.9%，V：14%，Mo：7%，NH₄HCO₃：10%，Si：66%，在气氛保护下，用传统的粉末烧结法制备多孔Ti-Mn-Cr-Si-V合金。制备工艺中：以2℃/min的升温速率升温至80℃，保温60min，然后继续升温至300℃，保温30min。

1、根据稳定化系数Kβ和Mo当量理论，电子浓度理论，d电子合金设计理论，设计合金元素含量为Nb=2.1%，V=0.9%，Mo=14%，Si=7%，并通过金相显微观察和XRD检测得出式样的组织为大量的β相+少量的α相，所得合金为亚稳β型Ti-Mn-Cr-Si-V。

2、不同造孔剂的孔尺寸、分布、形状、孔隙率不同，通过比较，加入碳酸氢铵的多孔材料孔隙率为34.38%，大部分孔洞直径小于100μm，平均直径在60~80μm之间,与NH₄HCO₃的尺寸基本相近，出现超大孔洞的情况较少；并且多孔材料成孔均匀，孔洞大多为圆形或近圆形。因此最适合做多孔Ti-Nb-V-Mo-Si合金的造孔剂。

3、多孔材料孔洞的内壁有明显的小孔，尺寸远小于普通孔洞的尺寸。由此可见，添加造孔剂法制备多孔材料的孔洞大多为通孔。有利于植入人体后营养成分的输送和诱导骨组织长入。

4、通过万能实验机对合金试样进行压缩实验，结果表明添加10%NH4HCO3的合金抗压强度为130.75MPa，弹性模量为9.562GPa，与人体骨骼的弹性模量相匹配，符合设计中提出的要求。