[发明专利]一种涂覆有复合涂层的钛合金复合材料及其制备方法和应用有效
申请号: | 201610018664.X | 申请日: | 2016-01-12 |
公开(公告)号: | CN105458271B | 公开(公告)日: | 2017-11-24 |
发明(设计)人: | 吴宏;宰雄飞;刘咏;兰小东;张卫东;王琦;潘军;任俊业 | 申请(专利权)人: | 中南大学 |
主分类号: | B22F7/00 | 分类号: | B22F7/00;B22F9/04;B22F3/105;A61L27/42;A61C8/00 |
代理公司: | 长沙朕扬知识产权代理事务所(普通合伙)43213 | 代理人: | 杨斌 |
地址: | 410000 湖*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 涂覆有 复合 涂层 钛合金 复合材料 及其 制备 方法 应用 | ||
1.一种涂覆有复合涂层的钛合金复合材料,所述钛合金复合材料是以钛合金作为基体材料,所述基体材料上涂覆有一钛基复合涂层;其特征在于,所述钛基复合涂层的微观结构为主要含有钛铌钽锆的β-Ti,且所述钛基复合涂层中还包含有均匀分布的TiC增强相;所述钛基复合涂层是由钛铌钽锆元素粉末和碳纳米管混合球磨后经烧结制备而成,
且所述碳纳米管和所述钛铌钽锆元素粉末的质量比为5~10∶89~94。
2.根据权利要求1所述的涂覆有复合涂层的钛合金复合材料,其特征在于:所述钛合金基体材料为Ti-6Al-4V;所述钛铌钽锆元素粉末中各组分的质量百分比为Nb( 16~40 )%、Ta( 5~10 )%、Zr( 5~10 )%以及剩余为Ti。
3.根据权利要求1或2所述的涂覆有复合涂层的钛合金复合材料,其特征在于:所述碳纳米管的直径为20~30nm,长度为10~30μm,纯度大于95%,所述钛铌钽锆元素粉末的平均粒度为30~150μm。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的涂覆有复合涂层的钛合金复合材料的制备方
法,其特征在于,包括以下步骤:
( 1 )将碳纳米管、钛铌钽锆元素粉末置于球磨罐中,将球磨罐密封抽真空,再充入氩气后利用研磨球进行球磨得到复合粉末;
( 2 )将钛合金基体材料放入石墨模具中,加入所得的复合粉末置于所述钛合金基体材料上,再将石墨模具置入放电等离子烧结炉中,经高温烧结得到碳纳米管增强钛合金复合材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述球磨过程中还加入用于防止球磨过程中碳纳米管和钛铌钽锆元素粉末与球磨罐或研磨球之间发生冷焊的控制剂硬脂酸,所述硬脂酸的添加量为碳纳米管、钛铌钽锆元素粉末和硬脂酸质量总和的0 .2~1%。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述球磨过程中球料比为20~30∶1,球磨转速为200~250r/min,球磨时间为10~15h ,球磨时每次球磨30~40min后将所述球磨罐停机冷却5~10min。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:在所述步骤( 1 )中在对球磨罐密封抽真空前,先将所述碳纳米管置于所述球磨罐的底部,而后再加入钛铌钽锆元素粉末并覆盖于所述碳纳米管上。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于:所述高温烧结的工艺参数为:升温速率为50~100℃/min,烧结温度为900~1100℃,保温时间为1~10min,烧结压力为30~35MPa。
9.一种如权利要求1-3中任一项所述的涂覆有复合涂层的钛合金复合材料在制备人体硬组织替代物中的应用,所述人体硬组织替代物包括矫形钢板、人工关节或人工骨移植材料。
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