[发明专利]一种具有微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金及其制备方法，按照质量百分含量计，包括以下组分：镁粉3％‑7％，生物用β钛合金粉末93％‑97％；方法包括：将生物用β钛合金粉末与镁粉进行机械混合，形成混合粉末；对混合粉末进行机械合金化处理，得到合金粉末；再对粉末进行放电等离子烧结，在烧结过程中由于原始颗粒之间残余孔隙以及因高温使得部分镁元素挥发形成微米和纳米孔隙结构，使生物用β钛合金粉末基体得到充分烧结的同时有部分镁元素残留，得到具有微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金。本发明工艺简单，制备的微/纳米孔隙结构含镁生物β钛合金具有较好的力学性能与生物活性，在生物植入领域有着潜在的应用的前景。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，具体地，涉及一种具有微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金及其制备方法。

背景技术

钛合金凭借着其优异的耐蚀性，较高的力学性能以及跟人体组织极好的生物相容性一直受到科研工作者们的广泛的关注并在临床上得到了长期使用。但目前临床植入常用的纯钛以及Ti-6Al-4V合金都存在着一些明显的缺陷。纯钛虽然具有较好的生物性能，但其力学性能相对较低，而Ti-6Al-4V合金则由于其含有有毒的Al，V元素一直以来都受到一些争议。且这两种材料对比人体骨骼都具有较好的弹性模量，极易在植入过程中产生应力屏蔽效应，导致植入失败。因此针对于此现象，人们开发出了一系列的不含有毒元素且弹性模量较低的β型钛合金，但相对于人体骨骼，其弹性模量依然较高。加之由于钛合金在人体内一直存在着一定的惰性，没有明显诱骨形成能力，导致其与组织结合较慢。而目前已有研究表面，具有微纳米孔隙的钛合金有利于提升合金的表面生物性能。

镁元素作为人体内必需的元素，适量摄入对人体无任何毒副作用，因此长久以来人们一直将镁合金作为潜在的可降解植入材料进行研究，加之镁合金在人体降解过程中会在一定程度上促进磷酸盐的沉积，具有较好的生物活性，会改善植入物周边的代谢环境，对骨组织生长有着明显的促进作用。

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微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金及其制备方法。

本发明第一个方面提供一种具有微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金，按照质量百分含量计，包括以下组分：镁粉3％-7％，生物用β钛合金粉末93％-97％。

优选地，所述生物用β钛合金粉末包括钛铌合金粉末、钛钽合金粉末、钛钼合金粉末或钛铌锆合金粉末中任一种预合金粉末；或者由钛、铌、钽、钼及锆金属粉末按照合金成分配比得到钛铌合金粉末、钛钽合金粉末、钛钼合金粉末或钛铌锆合金粉末。

优选地，所述镁粉、所述生物用β钛合金粉末的粒径为100目-500目。

本发明第二个方面提供一种上述具有微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金的制备方法，包括：

将生物用β钛合金粉末与镁粉进行机械混合，形成混合粉末；

对所述混合粉末进行机械合金化处理，得到β钛镁合金粉末；

对得到所述β钛镁合金粉末进行放电等离子烧结，在烧结过程中原始颗粒之间残余孔隙以及由于高温使得部分镁元素挥发而形成微米和纳米孔隙结构，使生物用β钛合金粉末基体得到充分烧结的同时有部分镁元素残留，得到具有微/纳米孔隙的含镁生物β钛合金。

优选地，所述将生物用β钛合金粉末与镁粉进行机械混合包括：

将所述生物用β钛合金粉末与所述镁粉按照设定的质量百分含量进行配料后采用球磨进行混合，其中，采用以下球磨工艺参数：球料比为10:1-30:1，球磨转速为150rpm-300rpm，球磨时间为2h-5h。

优选地，所述对混合粉末进行机械合金化处理包括：