[发明专利]一种Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金的制备方法

说明书

一种Ag合金化的Ti‑24Nb‑4Zr‑7.9Sn‑5Ag合金的制备方法，其特征在于：它的制备原料为Ti粉、Nb粉、Si粉、Zr粉和Ag粉；包括以下步骤：首先，它以Ti、Nb、Zr、Sn、Ag粉末为原材料经高能球磨制备成混合粉末制备。然后，将混合粉末进行常规模压处理。最后，将模压所得压块进行真空无压烧结处理，获得硬度、弹性模量、摩擦系数较低，抗腐蚀性能较高，生物相容性更好的5wt.％Ag/TNZS钛基材料。本发明很好的解决了TNZS合金在生物医疗方面应用存在的问题，有效的降低了钛基材料的硬度、弹性模量、摩擦系数；提高了材料的抗腐蚀性能；生物相容性更佳，有利于材料在生物医疗方面的的应用。并且制备工艺简单，经济型优良等优点。

技术领域

本发明涉及金属材料制备领域，尤其是一种TNZS基材料的制备方法，具体地说是一种较低的硬度、弹性模量，较小的摩擦因数，较强的抗腐蚀性，较好的生物相容性的钛基材料的制备方法。

背景技术

TNZS合金不仅具有较低的弹性模量、优良的耐腐蚀性等特性，并且还具有优良的加工成型性以及相应的力学性能，这些优点使其顺利成为现如今医用植入体的首选材料之一。但是生物医用TNZS合金，仍然存在弹性模量高，摩擦因数高、摩擦磨损性能及生物相容性较差等诸多缺陷，严重限制了其在临床医学上的广泛应用。

Ag为质软且富有延展性的金属，具备良好的延展性、生物相容性，较好的耐磨损、抗腐蚀性和杀菌的性能。在合金中添加Ag易使其整体硬度弱化，同时降低合金的弹性模量。因此通过添加Ag元素来改变TNZS材料的元素分布、组织构成从而改善TNZS材料的整体性能具有较高的价值和重要的意义。

本发明采用两次高能球磨与常规模压、真空无压烧结相结合的粉末冶金技术来制备5wt.％Ag/TNZS钛基材料，大幅度提高TNZS基材料的综合性能。据申请人所知，迄今为止尚未有在TNZS钛基材料中添加Ag金属元素并且采用粉末冶金法来制备5wt.％Ag/TNZS的报道。

发明内容

本发明的目的针对现有的生物医用TNZS合金存在弹性模量高，摩擦因数高、摩擦磨损性能及生物相容性较差的问题，发明一种采用“高能球磨-模压成型-真空无压烧结”的Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金制备钛基合金的方法。它通过添加Ag粉末，制备5wt.％Ag/TNZS。所获得的5wt.％Ag/TNZS具有较低的硬度、弹性模量、摩擦因数，较强的抗腐蚀性，较好的生物相容性，而且制备方法操作简单、易实现，经济性优良。

本发明的技术方案是：

一种Ag合金化的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn-5Ag合金的制备方法，其特征是它包括以下步骤：

步骤1，高能球磨混合粉末制备：先配制5wt.％Ag/TNZS混合粉末(各组分的质量百分比分别为Ti粉：59.1％，Nb粉:24％，Zr粉:4％，Sn粉：7.9％，Ag粉：5％)经高能球磨(行星球磨机，球料质量比为10:1，400r/min球磨72h，球磨50min停机10min)后，置于真空干燥箱内60℃保温4h烘干，过筛(300目筛)；

步骤2，常规模压处理的方法：将步骤1制备的混合粉末在南通锻压设备厂制造的YB32-100液压机进行压制成型(压制压力为18Mpa，保压3min)，即得所需压块厚度为4mm左右；

步骤3，真空无压烧结处理：将步骤2压制成型的压块放置在WZS-20型双室真空烧结炉进行无压烧结。其中真空度1×10^-1Pa，升温速率10℃/min。烧结工艺为先预烧至600±10℃保温2h，升温至800±10℃保温2h,再升温至1000±10℃保温2h，最终升温至1250±10℃保温2h，随后随炉冷却。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过“高能球磨-常规模压-真空无压烧结”相结合的粉末冶金技术，获得成分分布均匀的TNZS基金属材料，为钛金属提供了一种可工业化生产的制备方法。