[发明专利]生物医用非晶钛合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及生物医用的钛合金，具体地说是生物医用非晶钛合金及其制备方法。

背景技术

钛合金由于其所特别具有的优异的生物相容性和生物活性，一直是国内外生物医用材料领域的热门研究对象。CN101081311公开了一种生物医用β-钛合金材料；CN101081312公开了生物医用β-钛合金材料；CN1490422公开了一种外科植入件用β型钛合金。上述文献披露的都是生物医用晶态钛合金材料。

随着材料科学的快速发展，人们发现非晶钛合金具有比晶态钛合金更高的强度和更优异的耐腐蚀特性，在生物医用材料领域的应用中更具有优越的性能和潜在的价值，因而近年来，非晶钛合金已成为生物医用材料领域新的研发热点之一。

迄今为止，已经研发的非晶钛合金绝大多数是以Ti-Cu-Ni或Ti-Ni为本，在此基础上加入不同数量和种类的合金元素而成的。这些类非晶钛合金依然存在很多的缺点。首先，由于钛基合金在生物医学领域中的应用，特别是作为一种生物体植入材料，随着植入时间的延长，以Ti-Cu-Ni或者Ti-Ni为本的非晶钛合金中的金属Ni、Cu和Al等会对人体产生一系列的有害影响，例如，长期的植入，金属Cu和Ni会对人体产生细胞毒性和神经毒性，Al则有可能会引发老年痴呆等症状。现有的国外非晶钛合金中均含有有毒元素Ni、Cu、B、Al和/或V元素。其次，众所周知，钛合金由于在很多不同介质中都具有优良的耐蚀性能和杰出的力学性能而被广泛地应用于生物医用植入材料和其他领域。近些年来，随着非晶态合金的快速发展，人们越来越关注提高非晶钛合金的耐蚀性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供生物医用非晶钛合金及其制备方法，该生物医用非晶钛合金主要由Ti-Zr-Si组成，既排除了已有生物医用非晶钛合金中有毒元素Ni、Cu、B、Al和/或V的存在从而大大降低了植入材料对人体组织造成的危害性，又具有非常优异的耐蚀性。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：生物医用非晶钛合金，其主要组成为Ti-Zr-Si，其中三种元素的原子百分比含量分别是Ti为49.5％～91％、Zr为3％～20.5％和Si为6％～30％。

在上述生物医用非晶钛合金中，其主要组成为Ti-Zr-Si，其中三种元素的原子百分比含量分别优先选择是Ti为65％～79％、Zr为7％～15％和Si为14％～20％。

在上述生物医用非晶钛合金中，其主要组成为Ti-Zr-Si，另外还含有Fe元素，其组成为Ti-Zr-Si-Fe，其中四种元素的原子百分比含量分别是Ti为64％～84％、Zr为7％～15％、Si为6％～13％和Fe为3％～8％。

在上述生物医用非晶钛合金中，其主要组成为Ti-Zr-Si，另外还含有Fe元素和Mo元素，其组成为Ti-Zr-Si-Fe-Mo，其中五种元素的原子百分比含量分别是Ti为52％～79％、Zr为7％～15％、Si为10％～20％、Fe为3％～8％和Mo为1％～5％。

在上述生物医用非晶钛合金中，其主要组成为Ti-Zr-Si，另外还含有Fe元素、Mo元素和Nb元素，其组成为Ti-Zr-Si-Fe-Mo-Nb，其中六种元素的原子百分比含量分别是Ti为49.5％～78.5％、Zr为3％～7％、Si为12％～22％、Fe为3％～9％、Mo为3％～9％和Nb为0.5％～3.5％。

上述生物医用非晶钛合金的制备方法，其步骤如下：

第一步，钛合金原料配制

按原子百分比配Ti为49.5％～91％、Zr为3％～20.5％和Si为6％～30％，取化学纯级别的颗粒Ti、Zr和Si为钛合金原料，

或按原子百分比配Ti为64％～84％、Zr为7％～15％、Si为6％～13％和Fe为3％～8％，取化学纯级别的颗粒Ti、Zr、Si和Fe为钛合金原料，

或按原子百分比配Ti为52％～79％、Zr为7％～15％、Si为10％～20％、Fe为3％～8％和Mo为1％～5％，取化学纯级别的颗粒Ti、Zr、Si、Fe和Mo为钛合金原料，

或按原子百分比配Ti为49.5％～78.5％、Zr为3％～7％、Si为12％～22％、Fe为3％～9％、Mo为3％～9％和Nb为0.5％～3.5％，取化学纯级别的颗粒Ti、Zr、Si、Fe、Mo和Nb为钛合金原料；

第二步，钛合金铸锭的制备