[发明专利]一种具有双尺度晶粒结构的生物钛铋合金植入物制备方法

说明书

本发明提供一种具有双尺度晶粒结构的生物钛铋合金植入物制备方法，包括：将钛或钛合金粉与铋粉按照设定比例进行配料，形成混合粉末；将混合粉末进行球磨机械合金化处理，得到具有细晶和粗晶双尺度晶粒结构的钛铋合金粉末；所述细晶是指纳米晶、超细晶中一种或两种；再将具有双尺度晶粒结构的钛铋合金粉末进行放电等离子烧结，得到钛铋合金，钛铋合金为具有细晶、粗晶双尺度晶粒结构的生物钛铋合金植入物。本发明能有效克服传统铸造过程中铋元素的烧损问题，且引入双尺度晶粒结构可以明显的提升材料的塑形与强度，具有较好的力学性能。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地，涉及一种具有细晶/粗晶双尺度晶粒结构的生物钛铋合金植入物制备方法。

背景技术

钛及钛合金具有力学性能高、耐腐蚀性好、弹性模量低等优点，被广泛应用于生物医学植入物。然而，钛合金本身一般不具有抗菌性能，会由于植入物相关感染而导致术后并发症或植入物失败。

为了缓解这一难题，通常将无机抗菌剂的铜、银、锌引入钛合金中，制备了抗菌生物医用材料。铋作为一种常用的生物医药和临床治疗添加剂，在钛合金中具有抗菌合金化的潜力。铋化合物可作为治疗溃疡的药物和微生物感染的抗菌剂。此外，铋掺杂材料也被证明对放线杆菌和金黄色葡萄球菌具有预期的抗菌活性。而且在最近的研究中发现含铋材料还具有抗肿瘤活性，可以减少在癌症治疗中的副作用。

目前已有文献表明可溶性铋(Bi³⁺)在50μg/ml的浓度下具有生物安全性且含铋药物过量引起的肾毒性是可逆的。之前的大量研究也已经证明，钛铋合金由于其较好的生物性能，在植入物领域有着较好的应用前景。然而，由于铋的熔沸点较低，导致熔炼过程难以避免铋元素的大量烧损，除此之外目前采用常规熔炼制备的钛铋合金力学性能相对较低，且铋的增加会明显降低材料的塑形，因此，传统的熔炼制备合金的工艺会影响钛铋合金在生物植入领域中的应用，因此，需要开发一种制备钛铋合金的新工艺。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有双尺度晶粒结构的生物钛铋合金植入物制备方法。

本发明提供一种具有双尺度晶粒结构的生物钛铋合金植入物制备方法，包括：

将钛或钛合金粉与铋粉按照设定比例进行配料，形成混合粉末；

将混合粉末进行球磨机械合金化处理，得到具有细晶和粗晶双尺度晶粒结构的钛铋合金粉末；所述细晶是指纳米晶、超细晶中一种或两种；

再将具有双尺度晶粒结构的钛铋合金粉末进行放电等离子烧结，得到钛铋合金，所述钛铋合金为具有双尺度晶粒结构的生物钛铋合金植入物。

优选地，所述将钛或钛合金粉与铋粉按照设定比例进行配料，包括：

对所述钛或钛合金粉与所述铋粉按照原子百分含量进行配料，所述铋粉的原子百分含量为0.1％-5％。

优选地，所述钛或钛合金粉、所述铋粉的颗粒尺寸为100目-300目。

优选地，所述将混合粉末进行球磨机械合金化处理，包括：

采用行星式球磨机对所述混合粉末进行球磨机械合金化，其中，在氩气保护下进行球磨过程。

优选地，所述球磨机械合金化，其中，球料比为5:1-30:1，球磨转速为300rpm-400rpm，球磨时间为10h-50h。

优选地，在所述球磨过程中，每隔25min-35min停机一次。

优选地，在所述球磨过程中，每间隔设定的时间段进行刮料，防止过度冷焊。

优选地，所述放电等离子烧结，采用石墨模具，烧结温度为850℃-950℃，烧结压力为30MPa-50MPa，烧结时间5min-8min。