一种富氮高强韧Ti-Nb合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于生物医用领域，特别涉及一种富氮高强韧Ti‑Nb合金及其增材制造方法和应用。所述合金包括Ti、Nb、N；其中Nb的原子百分比大于20％且小于30％；N的质量百分比为0.01wt.％～0.5wt.％。其制备方法为：按设计组分将原料粉于含有氮气的保护气氛中进行混合；得到3D打印备用粉末，然后对粉末进行逐层打印，激光功率为180～220W，扫描速度为300～800mm/s，扫描间距80～120μm，粉末层厚25～45μm，扫描策略是每层与上一层的夹角倾斜67°；最终得到产品；所得合金的致密度99.8％。本发明专利技术成分体系简单，工艺流程简洁，制备成本可控，产品性能优良，适用做骨科植入物材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医用领域，特别涉及一种富氮高强韧钛铌合金及其增材制造方法和应用。

技术介绍

1、钛合金(如ti-6al-4v)由于其良好的耐腐蚀性和生物相容性，已被广泛应用于生物医学领域。然而，其较高的弹性模量会导致应力屏蔽现象，且al和v会引起生物毒性。现阶段，许多无生物毒性的β型钛合金已经被开发出来，tinb合金由两种元素组成，具有良好的生物相容性，有望被用作植入物材料。

2、选区激光熔化技术(slm)是一种可以个性化定制具有复杂形状的金属结构件的技术，具有几何自由度高、材料浪费少的优点。在slm过程中，熔池中的快冷却速度会引起晶粒细化，同时，加工过程中产生的巨大热应力可以产生微观应变，引起大量的位错，进一步提高钛合金的强度。随着β相的稳定性降低，变形模式可以从位错滑移变为应力诱导的马氏体转变。马氏体转变导致高的屈服强度(ys)，但会产生脆性，而位错滑移产生低的ys和良好的延展性。因此，强度和延性的权衡成为一个矛盾的问题。

3、目前，使用混合ti和nb元素粉末进行slm加工的研究已经引起了研究者的关注。huang等人(s.hu本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种富氮高强韧Ti-Nb合金，其特征在于：所述富氮高强韧Ti-Nb合金包括Ti、Nb、N；其中Nb的原子百分比大于20％且小于30％，优选为22at.％～26at.％、进一步优选为24at.％～26at.％，进一步优选为25at.％；N的质量百分比为0.01wt％～0.5wt.％，优选为0.05wt.％～0.085wt.％；Ti-Nb合金的致密度99.8％。

2.根据权利要求1所述的一种富氮高强韧Ti-Nb合金，其特征在于：N含量为0.05wt.％～0.06wt.％；进一步优选为0.054％。

3.根据权利要求1所述的一种富氮高强韧Ti-Nb合金，其特征在于：...

【技术特征摘要】

1.一种富氮高强韧ti-nb合金，其特征在于：所述富氮高强韧ti-nb合金包括ti、nb、n；其中nb的原子百分比大于20％且小于30％，优选为22at.％～26at.％、进一步优选为24at.％～26at.％，进一步优选为25at.％；n的质量百分比为0.01wt％～0.5wt.％，优选为0.05wt.％～0.085wt.％；ti-nb合金的致密度99.8％。

2.根据权利要求1所述的一种富氮高强韧ti-nb合金，其特征在于：n含量为0.05wt.％～0.06wt.％；进一步优选为0.054％。

3.根据权利要求1所述的一种富氮高强韧ti-nb合金，其特征在于：当nb的含量为25at.％时，通过3d打印所得3d打印态产品的极限抗拉强度为735～779mpa、屈服强度为645～695mpa、断裂延伸率为12.5～26.0％、弹性模量为81.5～85.5gpa。

4.一种如权利要求1-3任意一项所述富氮高强韧ti-nb合金的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

5.根据权利要求4所述的一种富氮高强韧ti-nb合金的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宏，王清鸽，梁陆新，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：