【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，具体而言一种3d打印制备钽–钛合金的方法及钽–钛合金。
技术介绍
1、钽(tantalum,ta)是一种具有优良的生物相容性和生物亲和力的金属，具有化学性质稳定，耐蚀性好等优点，受到广泛关注。3d打印是一种能够制备个性化和定制化金属零件的新兴技术，在原理上突破了传统加工技术对零件内部结构和外形的限制。3d打印钽金属可实现多孔结构和定制化外形，能够满足临床中针对特定患者的个性化定制需求。因此，3d打印被越来越广泛地应用于植入体制造领域，特别是个性化定制的植入体的制造领域。尽管3d打印钽金属植入体已获得一定的临床应用，但钽金属有密度大(16.68g/cm3)、强度低、成本高等缺点，这些缺点限制了其在临床中的应用。
技术实现思路
1、根据上述技术问题，提供一种3d打印制备钽–钛合金的方法及钽–钛合金。
2、本专利技术采用钽和钛合金化的方案，钛(titanium,ti)是一种具有良好生物相容性的生物惰性金属，其密度仅为4.51g/cm3。与钽金属相比，钛金属密度小，成本低。与纯钽相比，钽–钛合金能够有效降低植入体的重量(密度)，并降低制造成本。同时，合金化有助于提高金属材料的力学强度。因此，3d打印钽–钛合金是克服上述3d打印钽金属植入体缺点的有效途径。采用钽金属粉体与钛金属粉体的混合粉体，通过3d打印制备钽–钛合金的技术方案存在诸多缺陷。由于钽金属与钛金属密度差异大，粉体混合和铺粉时的均匀性以及打印过程中熔融状态下成分的均匀性难以保证；钽金属熔点为29
3、本专利技术采用的具体技术手段如下：
4、一种3d打印制备钽–钛合金的方法，包括：
5、(1)、将所需组分的预制钽–钛合金粉体置于3d打印机的打印料仓中；
6、(2)、对待打印件的三维模型按照设定的层厚进行逐层切片处理，确定打印策略和打印参数；
7、(3)、将所述待打印件的三维模型导入所述3d打印机中，并根据所述打印策略和所述打印参数设定3d打印机工艺参数；
8、(4)、将所述打印料仓中的所述预制钽–钛合金粉体平铺至工作台，获得当前层，铺粉厚度与步骤(2)中所述层厚一致；
9、(5)、按照步骤(3)所设定的所述3d打印机工艺参数，在设定的打印气氛中，对当前层进行打印；
10、(6)、重复步骤(4)～步骤(5)，获得打印件；
11、(7)、将所述打印件进行退火处理。
12、步骤(1)中，所述3d打印机为激光熔融打印机或电子束熔融打印机。
13、步骤(1)中，所述预制钽–钛合金粉体中，其中钛的质量分数为10％～90％，余量为钽；采用所述激光熔融打印机时，所述预制钽–钛合金粉体的粒度为10～100μm；采用所述电子束熔融打印机时，所述预制钽–钛合金粉体的粒度为35～125μm。
14、作为优选地，所述预制钽–钛合金粉体为球形粉体，其中钛的质量分数为25％～75％，余量为钽；采用所述激光熔融打印机时，所述预制钽–钛合金粉体的粒度为15～53μm；采用所述电子束熔融打印机时，所述预制钽–钛合金粉体的粒度为40～100μm。
15、步骤(3)中，采用所述激光熔融打印机时，所述3d打印机工艺参数包括：铺粉厚度15～100μm，激光功率150～350w，曝光时间50～250μs，光斑直径60～120μm，光斑点间距30～150μm，线间距10～150μm，扫描速度0～10m/s；采用所述电子束熔融打印机时，步骤(3)中的所述3d打印机工艺参数包括：铺粉厚度35～200μm，电子束加速电压40～100kv，电流2～15ma，电子束直径50～300μm，电子束点间距50～150μm，线间距50～150μm，扫描速度0～10m/s。
16、作为优选地，步骤(3)中，采用所述激光熔融打印机时，所述3d打印机工艺参数包括：铺粉厚度30μm，激光功率200～300w，曝光时间70～150μs，光斑直径80μm，光斑点间距100μm，线间距100μm，扫描速度0.6～1m/s；采用所述电子束熔融打印机时，步骤(3)中的所述3d打印机工艺参数包括：铺粉厚度50μm，电子束加速电压60kv，电流5～10ma，电子束直径100～200μm，电子束点间距100μm，线间距110μm，扫描速度0.2～1m/s。
17、步骤(5)中，采用所述激光熔融打印机时，所述打印气氛为：气体为氩气，压强为0～2000pa；采用所述电子束熔融打印机时，所述打印气氛为：气体为氦气，压强为0.1～0.4pa。
18、作为优选地，步骤(5)中，采用所述激光熔融打印机时，所述打印气氛为：气体为氩气，压强为1000～1400pa；采用所述电子束熔融打印机时，所述打印气氛为：气体为氦气，压强为0.15～0.2pa。
19、步骤(6)中，所述打印件内部结构致密，无气孔，钽和钛元素分布均匀，无未熔金属颗粒。
20、步骤(7)中，所述退火处理的工艺参数为：退火温度450～850℃，保温时间30～120min。
21、本专利技术还公开了一种钽–钛合金，其采用上述方法制备获得。
22、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
23、与3d打印纯钽零件相比，本专利技术提供的3d打印钽–钛合金能够有效降低零件密度，提高零件力学强度，减少制造成本；与采用钽金属粉体与钛金属粉体的混合粉体进行3d打印的方法相比，本专利技术提供的方法打印质量高，成形性好，产品无缺陷，合金元素分布均匀，解决了粉体难以均匀混合、熔点不同及其造成的合金存在内部残余气孔和未熔金属颗粒的问题；本专利技术提供的方法具有内部结构和外部形状可设计可定制的优点，在骨科植入材料等领域具有极大的使用价值和广泛的应用前景。。
24、基于上述理由本专利技术可在钽–钛合金制备和骨科植入材料等领域广泛推广。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，还包括：(7)、将所述打印件进行退火处理。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，所述预制钽–钛合金粉体中，其中钛的质量分数为10％～90％，余量为钽；
4.根据权利要求3所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，所述预制钽–钛合金粉体为球形粉体，其中钛的质量分数为0.25～0.75，余量为钽；
5.根据权利要求1所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，采用所述激光熔融打印机时，步骤(3)中的所述3D打印机工艺参数包括：铺粉厚度15～100μm，激光功率150～350W，曝光时间50～250μs，光斑直径50～120μm，光斑点间距30～150μm，线间距10～150μm，扫描速度0～10m/s；
6.根据权利要求5所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，采用所述激光熔融打印机时，步骤(3)中的所述3D打印机工艺参数包括：铺粉厚度
7.根据权利要求1所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，步骤(5)中的所述打印气氛为氩气或氦气；
8.根据权利要求7所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，采用所述激光熔融打印机时，步骤(5)中的所述打印气氛为：气体为氩气，压强为1000～1400Pa；
9.根据权利要求2所述的一种3D打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，步骤(7)中的所述退火处理的工艺参数为：退火温度450～850℃，保温时间30～120min。
10.一种钽–钛合金，其特征在于，所述钽–钛合金通过权利要求1～9任一权利要求所述的方法制备获得。
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种3d打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，还包括：(7)、将所述打印件进行退火处理。
3.根据权利要求1所述的一种3d打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，所述预制钽–钛合金粉体中，其中钛的质量分数为10％～90％，余量为钽；
4.根据权利要求3所述的一种3d打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，所述预制钽–钛合金粉体为球形粉体，其中钛的质量分数为0.25～0.75，余量为钽；
5.根据权利要求1所述的一种3d打印制备钽–钛合金的方法，其特征在于，采用所述激光熔融打印机时，步骤(3)中的所述3d打印机工艺参数包括：铺粉厚度15～100μm，激光功率150～350w，曝光时间50～250μs，光斑直径50～120μm，光斑点间距30～150μm，线间距10～150μm，扫描速度0～10m/s；
6.根据权利要求5所...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵德伟，李军雷，李亚达，
申请(专利权)人：大连大学附属中山医院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。