[发明专利]一种生物材料3D打印机喷头合金粉末及制备方法

说明书

本发明涉及一种生物材料3D打印机喷头合金粉末及其制备方法，所述粉末由下列组分组成：Al3.5‑4.5wt％，Zr 1.0‑1.4wt％，Cr2.5‑3.5wt％，Mn13‑15wt％，Si19‑21wt％，Fe1.8‑2.2wt％，Cu2.2‑2.4wt％，Ce0.1‑0.2wt％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述粉末为球形形貌，粒径D₅₀为80‑90μm，粒径D90为180‑200μm；所述粉末的松状密度为3.25‑3.35g/cm³，所述粉末流动性为12‑18s/50g。该钛合金抗拉强度可达1100‑1200MPa，且耐压能力高，可经受往复压力循环，室温伸长率可达20％以上，并且耐高温和抗腐蚀性能优异。粉末流动性好，适用于激光快速熔融增材制造。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种生物材料3D打印机喷头材料。

背景技术

3D打印是在激光熔覆和快速原型技术基础上发展起来的，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它是将计算机中设计的三维模型进行分层，得到二维平面图形，再利用各种材质的材料逐层打印二维图形，堆叠成为具有快速凝固组织特征的三维实体。

近年来，3D打印成为全球瞩目的一项新兴技术。目前已经广泛应用于制造业，航天工业等领域。3D打印在生物医学领域的应用目前多以制造解剖模型、外科器械、植入体和假体为主。

3D生物打印技术的发展为活体组织打印及器官打印带来了希望和曙光。3D打印被誉为“第三次工业革命”的代表性技术，而3D生物打印是3D打印技术最前沿和最富生命力的研究领域。3D生物打印可定义为以特制生物打印机为主要手段，以加工活性材料包括细胞、生长因子、生物材料等为主要内容，以重建人体组织和器官为主要目标的跨学科和领域的新型再生医学工程技术。

由于被打印材料的特殊性，特别是其中涉及细胞、凝胶等等生物材料，对与这些材料接触的打印器具表面的兼容性、生物相容性、长期物理化学稳定性等提出了更高的要求。传统的生物材料3D打印机喷头(针管)很多采用铜合金材料制作，随着技术的发展，越来越不能满足使用需求。而普通的钛合金材料，比如Ti-6Al-4V合金，由于该合金含有元素V，对人体有潜在的毒性，也不能完全满足要求。

并且，传统的生物材料3D打印机多采用多针筒设计，每个针筒内装有一种材料，然后根据设计要求分别打印，这种设计虽然简单便捷，但在切换不同材料时，容易造成衔接处的不均匀，不连续，导致被打印材料的一致性不好。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种生物材料3D打印机喷头合金粉末及制备方法，可以解决现有技术中喷头材料及喷头结构的上述问题。

为实现上述目的之一，本发明提供的技术方案如下：

一种生物材料3D打印机喷头合金粉末，所述粉末由下列组分组成：Al3.5-4.5wt％，Zr 1.0-1.4wt％，Cr2.5-3.5wt％，Mn13-15wt％，Si19-21wt％，Fe1.8-2.2wt％，Cu2.2-2.4wt％，Ce0.1-0.2wt％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述粉末为球形形貌，粒径D₅₀为80-90μm，粒径D90为180-200μm；所述粉末的松状密度为3.25-3.35g/cm³，所述粉末流动性为12-18s/50g。

优选，所述粉末由下列组分组成：Al3.8-4.2wt％，Zr 1.1-1.3wt％，Cr2.8-3.2wt％，Mn13.5-14.5wt％，Si19.5-20.5wt％，Fe1.9-2.1wt％，Cu2.25-2.35wt％，Ce0.12-0.18wt％，余量为Ti和不可避免的杂质；