[发明专利]一种3D打印医用钛合金材料的方法

摘要

本发明提供一种3D打印制备医用钛合金材料的方法，包括以下步骤(1)粉体制备、(2)激光3D打印成型、(3)加热焙烧、(4)三重退火处理 (5)电化学抛光。通过合理的成分设计，通过烧结再合金化均匀，采用机械合金化获得合金粉末，制备出均匀的并且兼容性好的合金粉末，过具体热处理配合，使得钛合金具有高强度，高弹性模量，和好的伸长率和断裂韧性，最终导致成品性能高；通过上述具体制备方法参数的限定与具体合金成分的配合，使得性能稳定性达到了90%以上，具备了较为理想的性能后可更加适用于医用钛合金材料中。

主权项

一种3D打印制备医用钛合金材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)粉体制备：混粉：将单质粉末和化合物粉末原料在混粉机中混合均匀，将混合均匀后的粉末进行高能球磨；将球磨后的粉末实施加压加热操作，温度为180‑195℃，压力为950‑1050MPa，保压时间为3‑10分钟；在真空炉内进行烧结，烧结温度为850‑1250℃，烧结保温时间为2‑10h；得到钛合金块体，将钛合金块体置于刚玉陶瓷球磨罐中，首先抽真空至1×10‑2‑9×10‑2Pa，然后在300‑450r/min转速下，采用粒度为1‑8mm的刚玉球球磨24‑48小时；最后用筛选出粒度为15‑36μm的合金粉体，以其作为激光3D打印用粉体材料；(2)激光3D打印成型，激光功率200‑250W，扫描速度为1200‑1400mm/s，真空或氩气保护气氛下打印，将激光打印成型的坯料超声波清洗10~15mins，清洗后在120℃烘干；(3)将坯料加热焙烧，加热温度为700‑800℃，保温时间为1~1.5h，真空度为1.0×10‑3~10‑4Pa；(4)三重退火处理，将坯料进行首次退火处理，退火温度为650‑700℃，保温2‑4小时，空冷；随后进行二次退火处理，退火温度为445‑480℃，保温5‑8小时，空冷；最后进行三次退火处理，退火温度为290‑360℃，保温10‑14小时，空冷；(5)采用电化学抛光对步骤(4)三重退火后的钛合金材料进行后处理，得到表面粗糙度介于60μm~70μm的成品；所述钛合金粉体的组成按质量百分比包含以下组分：Ni：11‑18%，Al：7.3‑8.9%，Cu：0.56‑0.9%，Zr：1.3‑1.7%，Mo：0.2‑0.4%，Fe：1‑1.92%，Ag：0.1‑0.5%，Nd：0.78‑1%，V:0.5‑0.8%,Y：1‑2%，CeO2：1‑3%，LaB6：0.1‑3.3%，余量为Ti。