[发明专利]一种具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金及其制备方法

权利要求书

1.一种具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金，其特征在于，所述Ti-Nb合金表面具有Zr-Ta-Zn合金层；所述Zr-Ta-Zn合金层表面通过等离子刻蚀方法形成峰谷微结构后，在Zr-Ta-Zn合金层表面制备HA涂层；所述Zr-Ta-Zn合金层中的沉积层厚度在5~8μm，所述Zr-Ta-Zn合金层中的扩散层厚度在5~10μm；所述HA涂层厚度为5~8μm；所述Ti-Nb合金通过电子束熔丝方法制备：对腔室和电子枪室进行抽真空；加速电压50~70kV，电子束电流20~40mA，运动速度500~800mm/min，熔积间距5mm；采用Ti-Nb合金丝作为送丝材料；所述Ti-Nb合金表面的Zr-Ta-Zn合金层通过双辉等离子表面合金化方法制备：采用Ti-Nb合金为工件极，Zr-Ta-Zn合金靶材作为源极，调节源极电压为850~950V，工件电压为450~550V，工作时间2~4h；停止辉光，完成Zr-Ta-Zn合金层的制备；采用的Zr-Ta-Zn合金靶材配比：Ta为20~30wt%，Zn为5~15wt%，Zr为余量；所述等离子刻蚀方法的工艺参数如下：功率1800~2000W，氢气流量50~55mL/min，氩气流量10~20mL/min，压力6~8KPa，时间1h~1.5h。

2.根据权利要求1所述的具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金，其特征在于，所述HA涂层通过磁控溅射方法制备：溅射功率300~350W，工作气体氩气，基体与靶材间距为40~60mm，工作气压0.5~0.8Pa，制备时间1~1.5h。

3.根据权利要求1所述的具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金，其特征在于，所述双辉等离子表面合金化方法包括以下步骤：

（S11）将Ti-Nb合金试样和Zr-Ta-Zn合金靶材放入双辉炉内，并抽真空；

（S12）通入氩气，并调节工作气压为38~40Pa，启动辉光，调节源极电压为850~950V，工件电压为450~550V，工作时间2~4h；

（S13）停止辉光，关闭氩气，关闭电源，完成Zr-Ta-Zn合金层制备。

4.根据权利要求1所述的具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金，其特征在于，所述Ti-Nb合金丝送丝速度为800~1500mm/min。

5.根据权利要求1所述的具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金，其特征在于，所述Ti-Nb合金丝为Ti-48Nb或Ti-45Nb。

6.一种如权利要求1所述的具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）采用电子束熔丝方法制造Ti-Nb合金；

（b） 采用双辉等离子表面合金化方法在Ti-Nb合金表面进行Zr-Ta-Zn合金层制备；

（c）采用等离子刻蚀方法在Zr-Ta-Zn合金层表面形成峰谷微结构；

（d）采用射频磁控溅射方法在具有微结构的Zr-Ta-Zn合金层上进行HA涂层的制备。

7.根据权利要求6所述的具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金的制备方法，其特征在于，步骤（b）中，采用双辉等离子表面合金化方法的工艺参数为：采用Ti-Nb合金为工件极，Zr-Ta-Zn合金靶材作为源极，调节源极电压为850~950V，工件电压为450~550V，工作时间2~4h；停止辉光，完成Zr-Ta-Zn合金层的制备；步骤（c）中，等离子刻蚀方法的工艺参数为：功率1800~2000W，氢气流量50~55mL/min，氩气流量10~20mL/min，压力6~8KPa，时间1h~1.5h；步骤（d）中，射频磁控溅射方法的工艺参数为：溅射功率300~350W，工作气体氩气，基体与靶材间距为40~60mm，工作气压0.5~0.8Pa，制备时间1~1.5h。

8.根据权利要求6所述的具有复合结构的3D打印Ti-Nb合金的制备方法，其特征在于，步骤（a）中，电子束熔丝方法的工艺参数为：对腔室和电子枪室进行抽真空；加速电压50~70kV，电子束电流20~40mA，运动速度500~800mm/min，熔积间距5mm；采用Ti-Nb合金丝作为送丝材料。