[发明专利]一种复合超声振动高压扭转制备多孔钛基复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种复合超声振动高压扭转制备多孔钛基复合材料的方法，尤其是涉及一种结合高压扭转法和超声振动的方法制备纳米级可再生抗菌医用多孔钛基复合骨骼材料的方法。通过适当调整压头的转速、下压力、扭压时间、扭压次数以及超声振动的振动频率和振幅，可制备出和晶粒细化程度均匀的块体纳米级可再生抗菌医用多孔钛基复合骨骼材料。

主权项

1.一种复合超声振动高压扭转制备多孔钛基复合材料的方法，其特征在于通过超声振动导入，再通过高压扭转法和粉末冶金法结合制备块体纳米级可再生抗菌医用多孔钛基复合骨骼材料的方法，包括粉末配置过程、烧结过程、复合超声振动高压扭转、多孔钛基复合材料成形过程、清洗与烘干过程共五个过程； （a）粉末配置过程：主要包括钛粉末和镁粉末、银粉末和非金属硅、磷粉末的配置、材料充分搅拌、确定单次扭压过程粉末的量，其中镁、银、硅、磷的质量比为（12‑16）：（0.8‑1.4）：（25‑30）：（0.5‑1.3），其余为金属钛，确定单次扭压过程粉末的量为20‑500g； （b）烧结阶段：将配置过程好的混合粉末在压力机上通过模具挤压，制成按一定强度和密度的毛坯（相对密度约为0.81）的毛坯；然后在真空烧结炉中经850°真空高温烧结5小时后，使多孔钛基复合材料进一步连结焊合，将毛坯批量加工成d8mm×0.5mm的盘状试样；将一个试样装入包套； （c）复合超声振动高压扭转阶段过程：变幅杆振动频率20‑100kHz，振幅10‑100μm，工具头距压头轴线10‑50毫米，工具头距压头轴线10‑50毫米，选择高压扭转系统，通过高压扭转系统调整压头的转速为500‑1000rpm，下压力为1‑2GPa，扭压时间为10‑30min，扭压次数2‑6次，实现粉末的连续剧烈塑性变形；（d）多孔钛基复合材料成形过程：通过选用65℃的5M氢氧化钠溶液浸入12小时，除去扭压阶段制得的块状金属固体中的非金属硅，然后选用65℃的100mM盐酸溶液浸入8小时，除去扭压阶段制得的块状金属固体中的金属镁，形成晶粒细化均匀、开孔率高、孔洞粗糙、孔隙不规则的含银多孔钛基复合材料；（e）清洗与烘干过程：用蒸馏水超声波反复清洗多孔钛基复合成形过程所制得的含银多孔钛基复合材料4‑8次，并在空气当中干燥24小时。