[发明专利]纳米复合(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)-χHA生物材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米复合(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)‑χHA生物材料的制备方法，包括以下步骤：称取Ti、Mo、Zr、Sn、Nb粉原料；将称好的粉末和不锈钢球放入不锈钢球磨罐中进行第一次球磨，混合球磨时间为8‑12h；按配比称取HA粉末，放入纳米级HA粉末后再次抽取真空进行第二次机械球磨混粉，转速为300r/min，球磨时间为2小时，二次球磨完成后，将罐中球磨混合粉末取出并放置于真空干燥箱中进行烘干，得到系列复合材料粉末。本发明纳米微粒能明显降低反应活化能、细化晶粒、增强粉末活性、提高烧结能力，诱发化学反应，从而保证了放电等离子烧结后获得的复合材料内部合金化充分均匀。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及纳米复合(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)-χHA生物材料及其制备方法。

背景技术

由于热压烧结加热、冷却时间较长，烧结温度高，且通常采取单向加压，容易造成烧结体在显微结构和力学性能的各向异性，所以常规的粉末冶金烧结方法很难实现良好烧结，而粉末经过机械球磨处理后，可以使粉末粉碎为纳米级微粒。针对生物医用Ti3Mo3Zr2Sn25Nb钛合金目前在临床应用中存在的一些问题，利用机械球磨和放电等离子烧结技术制备生物功能化Ti3Mo3Zr2Sn25Nb基复合材料，基于制备工艺、微观组织演变、力学性能、耐腐蚀性能和体外生物相容性等方面开展研究；针对如何改善医用Ti3Mo3Zr2Sn25Nb钛合金弹性模量高，生物相容性差等问题，通过机械球磨和放电等离子烧结技术设计和制备了(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)-χHA钛合金生物骨植入材料块体，考察HA陶瓷添加量对生物骨植入材料微观组织演变规律、力学性能、耐腐蚀性能与生物相容性等性能的影响机理。

基于此，本发明提供一种纳米复合(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)-χHA生物材料及其制备方法。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供纳米复合(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)-χHA生物材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

羟基磷灰石与人体骨中无机成分最为相似，其最大的优点就是具有良好的生物活性，作为种植体植入体内，其表面能形成与自然骨键合的生物磷灰石，但是由于其韧性差、抗疲劳强度低等原因难以实现单独应用于硬组织的替换与修复；针对医用Ti3Mo3Zr2Sn25Nb钛合金目前在临床应用中存在的一些问题，为了满足生物学和临床医学上的需求，本项目拟通过以良好机械性能、耐腐蚀性能的Ti3Mo3Zr2Sn25Nb为基体，与具有优异生物活性和骨结合性能的羟基磷灰石通过机械球磨和放电等离子烧结技术进行功能复合，制备(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)-χHA生物复合材料，并结合实验结果，采用第一性原理计算方法，构建相应的界面结构模型，从微观尺度方面弄清羟基磷灰石对Ti3Mo3Zr2Sn25Nb钛合金界面调控的本质机理，以降低Ti3Mo3Zr2Sn25Nb钛合金的弹性模量、提高其表面耐磨性和生物相容性，以此来提高Ti3Mo3Zr2Sn25Nb钛合金在实际应用中的使用寿命，进一步满足骨植入材料患者在临床上的迫切需求，因此，开展Ti3Mo3Zr2Sn25Nb钛合金复合材料的研究，制备出具有优异性能的材料，对于扩展骨植入材料的应用范围、增进人类的健康和提高生活质量，具有十分重要的科学意义和实用价值。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了纳米复合(Ti3Mo3Zr2Sn25Nb)-χHA生物材料，包括以下重量份原料：

Ti粉0-99份、Mo粉0-99份、Zr粉0-99份、Sn粉0-99份、Nb粉0-99份、HA粉0-99份。

本发明还提供了一种生物材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称取Ti、Mo、Zr、Sn、Nb粉原料；

步骤二：将称好的粉末和不锈钢球放入不锈钢球磨罐中进行第一次球磨，混合球磨时间为8-12h；