利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法，包括：步驟1，混合羥基磷灰石粉和鈦粉；步驟2，采用行星球磨設(shè)備對混合粉末在惰性氣氛中進行機械球磨；步驟3，采用放電等離子燒結(jié)法對球磨后的混合粉末進行燒結(jié)。制備的生物鈦合金機械性能優(yōu)良，晶粒度10μm，硬度1350HV，致密度99.2%，自腐蝕電位-380~-450mV；另外，本發(fā)明方法工藝簡單、易操作，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
【專利說明】 利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于合金材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]生物鈦合金由于其優(yōu)良的耐腐蝕性能及高的比強度，被認(rèn)為是一種非常有希望的生物醫(yī)用材料，但是其生物兼容性差(自腐蝕電位為-82(T-880mV)的問題嚴(yán)重地制約了其使用?；谏镡伜辖鸫嬖诘牟蛔?，本發(fā)明采用放電等離子燒結(jié)法(SPS)制備生物鈦合金，以獲得細晶組織的生物鈦合金，從而改善生物鈦合金的生物兼容性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法，采用該方法制備的生物鈦合金的生物兼容性得到顯著改善。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法，包括步驟:
步驟I，混合羥基磷灰石粉(HAP粉)和鈦粉得到混合粉末，羥基磷灰石粉和鈦粉的摩爾比為 I:(0.1?0.2)；
步驟2，采用行星球磨設(shè)備對混合粉末在惰性氣氛中進行機械球磨，球磨介質(zhì)和混合粉末質(zhì)量比為(12?15):1，轉(zhuǎn)速為(15(Γ200)轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時間為25?50小時；
步驟3，采用放電等離子燒結(jié)法對球磨后的混合粉末進行燒結(jié)，燒結(jié)過程中施加(40^50) MPa的軸向壓力，燒結(jié)溫度為80(Tll0(TC，燒結(jié)時間為l(Tl5min。
[0005]作為優(yōu)選，上述羥基磷灰石粉純度彡99.8%，粒度為35 μ m。
[0006]作為優(yōu)選，上述鈦粉純度彡99.5%，粒度為40 μ m。
[0007]作為優(yōu)選,上述球磨介質(zhì)為不銹鋼球。
[0008]放電等離子燒結(jié)是一種新型的材料燒結(jié)技術(shù)，其主要特點是利用體加熱和表面活化實現(xiàn)材料的超快速致密化燒結(jié)。因其具有非常高的熱效率，可在相當(dāng)快的時間內(nèi)使被燒結(jié)體達到致密，對于燒結(jié)難燒結(jié)材料有其獨特的優(yōu)勢。
[0009]本發(fā)明利用機械活化一放電等離子燒結(jié)法(MASPS)實現(xiàn)了 HAP-Ti合金的超快速燒結(jié)。首先，采用高能球磨法對HAP-粉和鈦粉的混合粉末進行機械活化；然后，采用放電等離子燒結(jié)法(Spark Plasma Sintering,簡稱SPS)對機械活化后的混合粉末進行燒結(jié)合成。
[0010]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點和有益效果:
1、實現(xiàn)了生物鈦合金的超快速燒結(jié)，且可制備晶粒細、致密度高的合金材料，從而改善生物鈦合金的生物兼容性。
[0011]2、工藝簡單、容易操作，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例
[0013]第一步:將純度彡99.8%、粒度35 μ m的HAP粉和純度彡99.5%、粒度40 μ m的鈦粉按1:(0.Γ0.2)的摩爾比進行混合。
[0014]第二步:采用變頻式行星球磨機對混合粉末進行機械球磨，球磨介質(zhì)采用不銹鋼球，球磨過程以氬氣作為保護氣氛，球磨介質(zhì)和混合粉末質(zhì)量比為(12?15):1，轉(zhuǎn)速為(150?200)轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時間為25?50小時。
[0015]第三步:將經(jīng)球磨活化的混合粉末裝入石墨模具，再置于放電等離子燒結(jié)機中進行燒結(jié)，燒結(jié)過程中施加(4(T50) MPa的軸向壓力為，燒結(jié)溫度為80(Tl 100°C，燒結(jié)時間為10?15min。
[0016]本實施例制備的生物鈦合金具有優(yōu)良的機械性能，晶粒度10 μ m，硬度1350HV，致密度99.2% ;自腐蝕電位-38(T-450mV，而傳統(tǒng)方法制備的生物鈦合金的自腐蝕電位為-820?-880mV。
【權(quán)利要求】
1.利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法，其特征是，包括步驟: 步驟I，混合羥基磷灰石粉(HAP粉)和鈦粉得到混合粉末，羥基磷灰石粉和鈦粉的摩爾比為 I:(0.1?0.2)； 步驟2，采用行星球磨設(shè)備對混合粉末在惰性氣氛中進行機械球磨，球磨介質(zhì)和混合粉末質(zhì)量比為(12?15):1，轉(zhuǎn)速為(15(Γ200)轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時間為25?50小時； 步驟3，采用放電等離子燒結(jié)法對球磨后的混合粉末進行燒結(jié)，燒結(jié)過程中施加(40^50) MPa的軸向壓力，燒結(jié)溫度為80(Tll0(TC，燒結(jié)時間為l(Tl5min。
2.如權(quán)利要求1所述的利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法，其特征是: 所述的羥基磷灰石粉純度> 99.8%，粒度為35 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法，其特征是: 所述的鈦粉純度彡99.5%，粒度為40 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的利用放電等離子燒結(jié)法制備致密生物鈦合金的方法，其特征是: 所述的球磨介質(zhì)為不銹鋼球。
【文檔編號】C22C1/05GK104357697SQ201410739134
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】王志偉 申請人:湖北工業(yè)大學(xué)