[发明专利]一种基于微区原电池理论的抗菌钛合金制备方法及应用

权利要求书

1.一种基于微区原电池理论的抗菌钛合金的应用，其特征在于，在纯钛或钛合金中添加金属元素，所述的金属元素是指与钛存在电极电位差，而且电极电位差的绝对值不小于0.5V的元素；金属元素与钛形成金属间化合物，且弥散分布在钛合金基体中；添加的金属元素在抗菌钛合金中的重量百分数含量不超过该元素在β-钛中的最大固溶度，不少于该元素在ɑ-Ti中的室温固溶度；抗菌钛合金可以通过粉末冶金或熔铸热处理制备；

所述的钛合金为β钛合金，将合金化元素加入到β钛合金中，然后在β相转变温度以上控制合金元素与钛元素间的反应，使之形成弥散分布的金属间化合物；将合金冷却至室温，保持整体合金为低弹性模量抗菌钛合金；

将所述的抗菌钛合金用于制备低弹性模量抗菌钛合金复合型材，该复合型材由外层、内层以及中间过渡层三部分组成；所述外层富含合金元素及其金属间化合物，具有良好的抗菌性能；所述内层含有微量由于制造工艺无法避免的合金元素，具有低弹性模量特点；中间过渡层含有少量上述合金元素及其金属间化合物，且由外至内呈梯度变化；复合型材外层的厚度占材料总厚度或者直径的1-20％；复合型材的制造过程包括合金真空熔炼、离心凝固、热处理、轧制-退火或挤压成型-退火；复合型材的制造过程中的离心凝固，其离心速度控制在100-2400r/min；复合型材的制造过程中的热处理在钛合金β相变转变温度上下80℃范围内进行；热轧和热挤压温度也控制在合金β相变转变温度以下100-200℃范围内；为了获得兼具理想的力学性能和抗菌性能的钛合金，退火温度控制在300-650℃。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的金属元素包括铁、钴、钯和金中的一种或一种以上。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，添加的金属元素在抗菌钛合金中的重量百分数含量不超过该元素与钛的共析点成分，不少于该元素在ɑ-Ti中的最大固溶度。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，熔铸热处理具体步骤包括：1)熔铸：将所述金属元素或其中间合金加入到钛合金中，真空熔炼，然后浇注形成铸锭；2)热处理：在比所述金属元素与钛形成的二元合金共析转变温度低10-100℃的温度下，进行退火处理。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，粉末冶金具体步骤包括：1)混粉：将所述的金属粉末与钛合金粉末按照设计比例混合均匀；2)真空热压烧结：将上述混合粉末，在不超过80％钛合金熔点温度下真空热压烧结，使添加的金属元素与钛反应形成金属间化合物；3)快速冷却：烧结完成后，快速将合金降温至400℃以下；4)退火。

6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，合金元素与钛形成的金属间化合物在钛合金中的体积分数不低于1％。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，合金元素与钛形成的金属间化合物在钛合金中的体积分数不低于5％。

8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，复合型材外层的厚度占材料总厚度或者直径的5-15％。