[发明专利]一种不锈钢对称功能梯度生物复合材料

说明书

为了改善粉末冶金零件的硬度、耐磨性，设计了一种不锈钢对称功能梯度生物复合材料。采用316L气雾化不锈钢粉末为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、球磨工艺成功制备了具有优异力学性能的汽车用粉末冶金不锈钢零件。其中，所述的不锈钢对称功能梯度生物复合材料，通过控制HA粉末的含量在20%~40%之间时，所得复合材料的抗弯强度和弹性模量分别与人体骨的抗弯强度和弹性模量相匹配，得到生物力学相容性好的复合材料。所述的不锈钢对称功能梯度生物复合材料，界面结合紧密，所得生物材料符合功能梯度材料的设计要求。本发明能够为制备高性能的生物复合材料提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种不锈钢对称功能梯度生物复合材料。

背景技术

梯度复合材料采用先进的材料复合技术、通过控制构成材料的要素(组成、结构等)由一侧向另一侧呈连续梯度变化的非均质材料。其内部可达到界面消失，性质和功能相应于组成和结构的变化而呈现梯度变化，可减小和克服结合部位的性能不匹配因素。其制备方法有相分布控制和粒子排列技术两大类，包括物理真空镀膜、化学气相沉积、粒子排列烧结、等离子喷镀、薄膜叠层和自蔓延高温合成法等，在核能、电子、光学、化学、电磁学、生物医学以至日常生活领域都有着一定的潜在应用前景。

不锈钢是不锈耐酸钢的简称，耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢。不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。添加钼可进一步改善大气腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末冶金零件的硬度、耐磨性，设计了一种不锈钢对称功能梯度生物复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

不锈钢对称功能梯度生物复合材料的制备原料包括：316L气雾化不锈钢粉末。

不锈钢对称功能梯度生物复合材料的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入球磨机中进行湿磨。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至热压机中进行热压，压制压力为50MPa，保温时间为300min，随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1350℃，保温时间为60min。

不锈钢对称功能梯度生物复合材料的检测步骤为：在CSS−44100万能试验机上采用三点弯曲法测试3个相同成分的HA/316L不锈钢对称功能梯度生物复合材料试样的抗弯强度和弹性模量。粒度分析采用MASTER2000粒度分析仪，显微组织采用Leica金相显微镜观察，硬度采用DH100型显微维氏硬度计测试，拉伸性能采用CM510型万能试验机上测试，断口形貌采用扫描电镜观察，物相分析采用D8型X射线衍射仪分析。

所述的不锈钢对称功能梯度生物复合材料，通过控制HA粉末的含量在20%~40%之间时，所得复合材料的抗弯强度和弹性模量分别与人体骨的抗弯强度和弹性模量相匹配，得到生物力学相容性好的复合材料。

所述的不锈钢对称功能梯度生物复合材料，不锈钢对称功能梯度生物复合材料在宏观上呈现明显的梯度，微观上则表现出成分连续变化，且各成分分布均匀、弥散；各梯度层之间没有明显的宏观界面以及明显的缺陷和裂纹等。

所述的不锈钢对称功能梯度生物复合材料，在各梯度层内部及界面处两相分布均匀，界面结合紧密。所得生物材料符合功能梯度材料的设计要求。

本发明的有益效果是：