[发明专利]Ti基Ti-Fe-Zr-Sn-Y生物医用合金及其制备方法

权利要求书

1.一种Ti基Ti-Fe-Zr-Sn-Y生物医用合金，其特征在于，所述的Ti基Ti-Fe-Zr-Sn-Y生物医用合金包括Ti、Fe、Zr、Sn和Y元素，通式为：[Ti_14-xZr_xSn]Fe+[Ti₇Fe₈]Ti_2.32Y_0.68＝Ti_23.32-xFe₉Zr_xSnY_0.68＝Ti_68.59-yFe_26.47Zr_ySn_2.94Y₂，其中，x为原子个数，y为原子百分数，y＝x/34，y的取值范围为：4.70at.％≤y≤7.06at.％；

(a)当4.70at.％≤y＜5.88at.％，Ti-Fe-Zr-Sn-Y为五元过共晶合金；

(b)当y＝5.88at.％，Ti-Fe-Zr-Sn-Y为五元共晶合金，其形成成分为Ti_62.71Fe_26.47Zr_5.88Sn_2.94Y₂；

(c)当5.88at.％＜y≤7.06at.％，Ti-Fe-Zr-Sn-Y为五元亚共晶合金。

2.一种Ti基Ti-Fe-Zr-Sn-Y生物医用合金的制备方法，其特征在于，制备方法包括成分配比称量、熔炼、球磨和激光增材制造，其具体工艺步骤是：

第一步，备料

按照设计成分中的原子百分比，转换成重量百分比，称取各组元对应质量的粉末待用，Ti、Fe、Zr、Sn、Y原料的纯度要求为99.9％以上；

第二步，Ti基Ti-Fe-Zr-Sn-Y母合金的熔炼

将Ti、Fe、Zr、Sn、Y的混合料放在电弧熔炼炉的水冷铜坩埚内，采用非自耗电弧熔炼法在氩气的保护下进行熔炼，首先抽真空至10^-2Pa，然后充入氩气至气压为0.03-0.05MPa，熔炼电流密度的控制范围为175-185A/cm²，熔化后，再持续熔炼15秒钟，断电，让合金随铜坩埚冷却至室温，然后将其翻转，重新置于水冷铜坩埚内，进行第二次熔炼，如此反复熔炼至少3次，得到成分均匀的Ti-Fe-Zr-Sn-Y的母合金；

第三步，Ti基Ti-Fe-Zr-Sn-Y粉体材料的制备

将Ti-Fe-Zr-Sn-Y的母合金置于刚玉陶瓷球磨罐中；首先抽真空至10^-2Pa，然后在480r/min转速下，采用粒度为2mm的刚玉球球磨60小时；最后用300目数筛子筛选出粒度介入48～80μm的合金粉体，以其作为激光增材制造用粉体材料；

第四步，激光增材制造Ti基Ti-Fe-Zr-Sn-Y五元合金成形体

将Ti-Fe-Zr-Sn-Y粉体材料置于自动送粉装置中，然后采用同轴送粉法，氩气为送粉气体，氦气为惰性保护气体，在纯钛基板或钛合金基板上进行Ti-Fe-Zr-Sn-Y合金的激光增材制造；工艺参数为：激光线能量密度1.5-3.0kW/mm，扫描速度0.35-0.65m/min，送粉率2.0-6.0g/min，搭接率35％，送粉气体流量4.75liters/min，保护气体流量7.5liters/min。