[发明专利]多孔钛铌合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛铌合金的制备技术。

背景技术

多孔金属材料具有低密度、低模量、高强度/密度比等优点，因此在一些领域得到了广泛的应用。钛及其合金作为人体骨骼替代材料已经在生物学上有比较成熟的应用，但钛及其合金存在密度大，模量高等不足，还有一些钛合金（像Ti-Ni合金等）含有对人体有害的元素，因此，需要开发密度低、模量低、无毒的钛合金。多孔Ti-Nb合金是一种可用于人体骨骼替代材料的低密度、低模量的无毒合金。目前有各种各样的方法制备多孔金属合金，粉末冶金法就是其中之一，这种方法的特点是适合于制备孔隙率高、孔分布均匀的、结构较复杂以及成分稳定的部件。因此，对于作为人体替代材料的这种高要求的多孔钛铌合金比较适合用粉末冶金方法制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粉末冶金法制备多孔钛铌合金工艺过程。

本发明是一种多孔钛铌合金及其制备方法。本发明的多孔钛铌合金，按重量百分比计，其成分为Nb35%，余为Ti 。

多孔钛铌合金的制备方法，其步骤为：

（1） 选Ti和Nb的纯度为99.9%，Ti和Nb的粒度分别是45目和325

目，球形尿素作为发泡剂，粒度为200～500μm；

（2）按质量百分比，称取65%的Ti粉和35%Nb粉；

（3）将称量好的原料粉装入球磨罐，充入氩气保护，然后在球磨机中混合

均匀，球磨时间为40分钟，转速为110r/min，球料比为10:1；

（4）粉末混好后，等球磨罐温度接近室温时，取出粉末将其放进一个容器

内，加入重量为Ti、Nb粉末重量25%~62.5%的尿素，混合均匀；

（5）将第（4）步的混合粉料倒进模具中，用压力机在200MPa的压力下

压制并保压5分钟；

（6）取出压制的样品，将其放入烘箱在170^oC保温2小时，让尿素挥发，

然后将其放到真空烧结炉中，真空炉抽真空至10^-5～10^-6Torr，再加热至1200^oC保温6小时进行烧结，冷却到室温即可取出，得到多孔钛铌合金，孔径为200～500μm，孔隙率在50～70%。

本发明的有益效果是：本发明的粉末冶金法制备的多孔钛铌合金使用的发泡剂尿素能在比较低的温度下挥发，去除比较容易，并能通过调节尿素的形状、大小和加入量在一定范围内控制孔的形状、大小和孔隙率以及孔分布均匀性。对于烧结温度较高和易氧化的钛铌合金能在孔洞预先形成（压坯没有支撑体）的情况下通过高真空烧结得到烧结质量好的多孔钛铌合金。

具体实施方式：

本发明的多孔钛铌合金，按重量百分比计，其成分为Nb35%，余为Ti 。

多孔钛铌合金的制备方法，其步骤为：

（1） 选Ti和Nb的纯度为99.9%，Ti和Nb的粒度分别是45目和325

目，球形尿素作为发泡剂，粒度为200～500μm；

（2）按质量百分比，称取65%的Ti粉和35%Nb粉；

（3）将称量好的原料粉装入球磨罐，充入氩气保护，然后在球磨机中混合

均匀，球磨时间为40分钟，转速为110r/min，球料比为10:1；

（4）粉末混好后，等球磨罐温度接近室温时，取出粉末将其放进一个容器

内，加入重量为Ti、Nb粉末重量25%~62.5%的尿素，混合均匀；

（5）将第（4）步的混合粉料倒进模具中，用压力机在200MPa的压力下

压制并保压5分钟；

（6）取出压制的样品，将其放入烘箱在170^oC保温2小时，让尿素挥发，

然后将其放到真空烧结炉中，真空炉抽真空至10^-5～10^-6Torr，再加热至1200^oC保温6小时进行烧结，冷却到室温即可取出，得到多孔钛铌合金，孔径为200～500μm，孔隙率在50～70%。

本发明用粉末冶金法制备了多孔钛铌合金，并对不同孔隙率的该成分合金的烧结样品进行了孔隙率、力学性能测试,测试结果见表1：

表1  孔隙率与力学性能（压缩试验）的关系

下面结合具体的实施例进一步展开本发明。

实施例1: 制备孔隙率约50%的多孔钛铌合金。

（1）制备总重120g的混合粉末。用电子称称取4份质量相同的Ti粉19.5g