[发明专利]一种具有较高机械性能的医用致密钛合金零件的制造方法

说明书

本发明公开一种具有较高机械性能的医用致密钛合金零件的制造方法。将钯、铝、镍、钛、不可避免的杂质的混合粉末采用AM250系统3D打印方式制备毛坯。AM250系统采用单一模式功率为125～200W的脉冲光纤激光器，其保护气为氮气和氧气，其中含氧量保持在0.5～1.5％。扫描系统为光学扫描系统，采用交叉扫描方式进行扫描。最后将上述毛坯置于200～400℃的真空热处理炉中进行3～6小时的热氧化处理。本发明扫描方式能通过激光加热充分金属粉末至熔化，冷却后就完全结合在一起，使得产品致密度最高能达到99.8％。

技术领域

本发明涉及一种具有较高机械性能的医用致密钛合金零件的制造方法。

背景技术

传统粉末冶金零件的强度与硬度制造业均向精细化发展，微型零件的需求不断加大，如何制备出高精度、高性能的微型零件已成为制造业发展的趋势。Shishkovsky等人于2007年率先采用选区激光融化方法利用粉末直接制造零部件，通过激光源融化粉末成功制备了YSZ-Al2O3试样，虽然试样表面形貌较光滑、均匀、致密，但内部仍然包含气孔和裂纹。PMG集团开发出了一种拥有专利权的表面致密化工艺———DensiForm，利用这种工艺可使零件表面关键部分形成深度达1mm的完全致密化表面层，而零件心部仍然是多孔性的，多孔性的零件相比致密的零件其力学性能大大降低。

激光融化粉末的扫描方式是决定所生产零件质量的关键技术，对微型零件微观组织及性能有重大的影响。不同的扫描方式其孔隙数量不同，所生产零件的相对密度也不同。传统的激光融化粉末的扫描方式有：垂直扫描和平行扫描，由此生产的零件其致密度最多达到85％，因此其机械性能难以满足要求。

用于骨折部位固定的内固定器件骨螺钉、医用牙齿矫正用的螺钉等医用零件需要具有高强度的致密钛合金零件。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有较高机械性能的医用致密钛合金零件的制造方法。

本发明钛合金包括以下各量含量成分：钯1～3％,铝2～5％，镍3～6％，其余为钛和不可避免的杂质；

钯：钯具有极佳的物理与化学性能，耐高温、耐腐蚀、耐磨损和具有极强的伸展性，在纯度、稀有度及耐久度上，都可与铂、金互相替代。是第五周期Ⅷ族铂系元素的成员，钯是银白色过渡金属，较软，有良好的延展性和可塑性，能锻造、压延和拉丝。化学性质较稳定，不溶于有机酸、冷硫酸或盐酸。常态下不易氧化和失去光泽。钯几乎没有杂质，纯度极高，闪耀着洁白的光芒。钯的纯度还十分适合肌肤，不会造成皮肤过敏。钯均有较大的固溶度，其对钛合金的室温和高温抗拉强度以及塑性起到了提升的作用。

铝：铝的重量轻和耐腐蚀，是其性能的两大突出特点。铝的密度很小，仅为2.7g/cm³，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银)，铝的表面因有致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀。 Ti同Al之间可以形成相当复杂的相变，这些形成的Ti和Al相对钛合金起到了一定的强化作用，主要是其热强性能会有所提升。

镍，近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素，它能够高度磨光和抗腐蚀。镍属于亲铁元素。有良好延展性，具有中等硬度和良好的可塑性。有好的耐腐蚀性，镍近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素，它能够高度磨光和抗腐蚀，主要用于抗腐蚀合金及用作催化剂。镍对β相临界滑移强度的提高和Ms点的降低起到了重要作用，并有利于镍钛合金的超弹性和形状记忆效应。

上述钛合金采用以下制备方法制备得到：

步骤(1)、将钯、铝、镍、钛、不可避免的杂质分别采用雾化制粉法，获取得到平均粒径分布为25～31μm的粉末；并采用YSH-双螺旋锥形混合机混合1～3小时，充分搅拌均匀。

雾化制粉由英国LPW技术有限公司Runcorn提供。