一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106222467A(43)申请公布日2016.12.14(21)申请号201610569004.0B01D39/00(2006.01)(22)申请日2016.07.19(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人张雷刘新利严雷鸣吴集思周科朝(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人颜勇(51)Int.Cl.C22C1/08(2006.01)C22C14/00(2006.01)A61L27/06(2006.01)A61L27/56(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材及其制备方法。属于多孔金属材料制备技术领域。本发明所设计的钛材具有高定向层状孔隙且层与层通过支撑架相连。所述高定向层状孔隙的孔径为1.2-8.3cm，层间距为5～180μm。本发明通过在模具中放入有一定倾斜角度的绝热体，将含钛水基浆料注入模具中，利用设计的双向温度场使浆料定向凝固成型，所得冷坯冷冻干燥去除冰晶，低温脱除粘结剂，高温烧结制备出钛及钛合金多孔材料。通过控制浆料中固相含量、绝热体的倾斜角度及冷冻条件，可获得高定向、大孔径和高孔隙率的多孔钛及钛合金多孔材料。本发明具有工艺简单，适宜于制备具有高孔隙率和高定向层状孔隙材料。CN106222467ACN106222467A权利要求书1/1页1.一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材；其特征在于：所述钛材具有高定向层状孔隙且层与层通过支撑架相连。2.根据权利要求1所述的一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材；其特征在于：所述高定向层状孔隙的孔径为1.2-8.3cm，层间距为5～180μm。3.根据权利要求1所述的一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材；其特征在于：所述高定向层状孔隙的取向度大于等于90％。4.根据权利要求1所述的一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材；其特征在于：所述骨架层和/或支撑架上还分布有小孔。5.根据权利要求1所述的一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材；其特征在于：所述多孔体的孔隙率为30～90％。6.一种制备如权利要求1‐5任意一项所述具有高取向度层状定向连通孔隙钛材的方法，其特征在于包括下述步骤：(1)将金属粉末与水混合液按体积比2：98～60：40混合均匀，得到水基浆料；所述混合液中含有粘结剂，且粘结剂的质量为水质量的1％～5％；(2)将水基浆料注入放有具有倾斜角的绝热体模具内，在设计的双向温度梯度场中低温凝固，待浆料完全冷冻后放入冷冻干燥箱里真空干燥30～50h；所述定向温度场中底部温度低于顶部温度，所述底部温度为-5℃～-100℃，且底部温度与顶部温度的温差大于等于20℃；(3)将冷冻干燥后的坯体从模具中取出，真空或氩气气氛中，以5～10℃/min的速率加热到300～550℃，保温1～3小时；然后以5～10℃/min的速率升至1100～1250℃，保温2～4h；随炉冷却到室温，得到具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材。7.根据权利要求6所述的一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材的制备方法，其特征在于：所述金属粉末的粒度为0.3μm～5.0μm。8.根据权利要求6所述的一种具有高取向度层状定向连通孔隙钛材的制备方法，其特征在于：所述粘结剂选自明胶、聚乙烯醇、壳聚糖、聚丙烯酸中的至少一种；所述绝热体模具的材质选自聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、环氧树脂中的一种；所述绝热体的倾斜角度变化范围在5～25°之间。9.根据权利要求1-5任意一项所得一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材，其特征在于：所述钛材用作骨组织替代材料应用于骨修复等医学领域。10.根据权利要求1-5任意一项所得一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材，其特征在于：所述钛材作为过滤材料应用于过滤分离领域；或所述钛材负载催化剂后，用于工业催化领域。2CN106222467A说明书1/4页一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种具有高取向度层状定向连通孔隙的钛材及其制备方法。属于多孔金属材料制备技术领域。背景技术[0002]多孔钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性、高的比强度、好的生物相容性等物理化学性能和低的密度、大的比表面积和好的透过性等功能特性，在过滤分离、吸气吸声、能量吸收、电极、生物医用等领域得到越来越广泛的应用。近年来，多孔钛及钛合金常被作为骨组织植入和牙修复材料而得到广泛的研究。而多孔钛及钛合金中孔的形态、孔径、孔隙度、连通性等结构特征参数对骨组织的生长至关重要。[0003]目前制备多孔钛及钛合金最常用的方法有粉末冶