[发明专利]一种生物医用合金材料及其制备方法

说明书

一种生物医用合金材料及其制备方法，本发明涉及合金材料及其制备领域。目的是解决现有生物医用材料存在的生物相容性差和弹性模量与自然骨相差较大，综合力学性能有待于提高的问题。生物医用合金分子式为Ti_aNb_bMo_cSn_dHf_e。其制备过程如下：(1)粉末配制：按照分子式Ti_aNb_bMo_cSn_dHf_e中各元素原子百分比配制各金属粉末；(2)粉末混合：将配制好的粉末在V型混粉机上混合均匀；(3)压制成块：将混合后的粉末在压力机下冷压成形；(4)熔炼合金：使用真空非自耗电弧熔炼炉对压制成块的样品进行熔炼。本发明制备的TiNbMoSnHf医用合金主要组成相为BCC固溶体相和少量的α”马氏体相，本发明材料具有生物相容性好，耐磨性高，弹性模量低，综合力学性能良好等优点。该合金在生物医用领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生物医用合金材料及其制备方法，具体地说，涉及一种生物相容性好，耐磨性高，弹性模量低，综合力学性能良好的TiNbMoSnHf生物医用合金及其制备方法，属于合金材料及其制备技术领域。

背景技术

生物医用金属材料研究热度近年来只增不减，经历多代合金成分的发展。目前已经用于临床上的医用金属材料主要有不锈钢、Co基合金、钛及钛合金等三大类材料，但是它们面临着共同的问题：综合力学性能有待于提高：一是弹性模量较高，与自然骨相差较大，产生应力屏蔽效应，使自然骨承受的载荷降低，容易发生骨质疏松及二次骨折等危险；二是耐磨性有待提高；且在临床应用中，目前广泛使用的Ti6Al4V合金，最近的研究发现Ti6Al4V合金中V、Al等元素对细胞的接触毒性较强，生物医用合金中不适合加入此类元素。因此这些医用金属材料在长期使用后会失效，甚至会损害人类的健康，为了提高人类的健康水平，急需开发性能更优异的生物医用材料。

高熵合金作为近年来出现并快速发展的一种高强度合金，完全不同于传统金属材料，它所带来的不仅是一种全新的合金设计体系，而且具有许多传统合金不具备的优异性能，如高强度、高硬度、良好的塑性以及高的耐腐蚀性等；该合金的另一个特点就是超大范围的模量可调节性。因此，我们可以通过高熵合金的设计理念，采用合金化或热处理等方法获得类似于高熵合金的低模量、高强度的生物医用材料。

综上所述，使用现有的生物医用材料已经难以满足人们的需要，开发一种生物医用合金，使之具备优异的性能，将极大地拓展合金在生物医用材料领域的应用前景，并对生物医用材料的开发提供更大的空间。

发明内容

本发明的目的在于开发出具有优异性能的生物医用合金——TiNbMoSnHf生物医用合金，使其满足在现代生物医用材料领域中人们对材料生物相容性好，低模量，综合力学性能好的性能要求，使得生物医用合金在生物医用材料领域得到广泛应用。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案为：一种生物医用合金材料，分子式为Ti_aNb_bMo_cSn_dHf_e，其中，各元素原子百分比依次为：1:1:1:0.8:0.2。

本发明为解决上述技术问题而采取的技术方案还包括：一种成分为TiNbMoSnHf的生物医用合金材料的制备方法，其特征在于具体是按以下步骤完成的：

一、采用纯度99.5％以上的冶金原料Ti、Nb、Mo、Sn和Hf金属粉末，按照各元素原子百分比进行精确的称量配比，将其混合均匀；

二、使用压样机将混合的粉末压制成块，供熔料制备合金使用；

三、使用真空非自耗电极电弧炉熔炼合金，首先将块状的样品放置在外围的熔炼槽内，并将纯钛粒放置在最中间的熔炼槽内，放置完毕之后关闭炉门，拧紧样品室四个封闭旋钮；