一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金及其制备方法.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CN104630525A(43)申请公布日2015.05.20(21)申请号201510047825.3(22)申请日2015.01.29(71)申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号(72)发明人袁斌李永喜黄婷(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人罗观祥江间开(51)Int.Cl.C22C1/04(2006.01)C22F1/10(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图6页(54)发明名称一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金的制备方法。该方法把纯Ni粉、Ti粉、Nb粉按照Ni原子、Ti原子和Nb原子比为(100‐x‐y)：y：x混合均匀，接着将混合好的粉末在空气中压制成型，得到生坯；把生坯放入压力烧结炉中，在氩气氛围下进行烧结，得到烧结态的多孔NiTiNb合金；把烧结态的多孔NiTiNb合金放入管式炉中，在氩气保护下进行热处理，得到窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金。本发明多孔NiTiNb合金具有30～36％的孔隙率和28～58μm的圆形闭孔，并展现出高的可恢复应变、窄的应变滞后、低的弹性模量和高的屈服强度，特别适合用于医用硬组织替换和修复材料。CN104630525ACN104630525A权利要求书1/1页1.一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)把纯Ni粉、Ti粉、Nb粉按照Ni原子、Ti原子和Nb原子比为(100‐x‐y)：y：x混合均匀，接着将混合好的粉末在空气中压制成型，得到生坯；所述x为4～11，y为43～47，且(100‐x‐y)>y；(2)把步骤(1)所得生坯放入压力烧结炉中，在氩气氛围下进行烧结，烧结温度为1000～1140℃，烧结时间为3～10小时，烧结气体压力为2～10MPa，得到烧结态的多孔NiTiNb合金；(3)把步骤(2)所得烧结态的多孔NiTiNb合金放入管式炉中，在氩气保护下进行热处理，得到窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金。2.根据权利要求1所述的一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金的制备方法，其特征在于：所述压制成形是采用模压法进行；所述压制成形的压力为100～600MPa，温度为30～100℃，时间为5～15分钟。3.根据权利要求1所述的一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述热处理是固溶和时效处理，固溶处理的温度为800～950℃，固溶处理的时间为0～2h，在冰水中快速冷却；随后时效处理的温度为300～600℃，时效处理的时间为0～10h，接着在冰水中快速冷却；固溶处理和时效处理的时间不同时为0。4.根据权利要求1所述的一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金的制备方法，其特征在于：所述纯Ni粉、Ti粉和Nb粉的纯度都为质量百分数99.5％以上。5.根据权利要求1所述的一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述纯Ni粉、Ti粉和Nb粉的颗粒直径为48～75μm。6.根据权利要求1所述的一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述混合是采用球磨进行混合。7.一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金，其特征在于其由权利要求1～6任一项所述制备方法制得。2CN104630525A说明书1/5页一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及多孔NiTiNb形状记忆合金领域，特别涉及一种窄应变滞后的多孔NiTiNb超弹性形状记忆合金及其制备方法，可用于人体硬组织替换及修复材料。背景技术[0002]随着人们生活和医疗水平的不断提高，人的寿命也在不断地增加，从而导致世界各国的人口老龄化程度不断加剧。预计2020年我国60岁以上人口占总人口的17％左右，达到2.4亿。老年人容易遭受各种退化性疾病(如骨质疏松症)的折磨，目前治愈这类疾病最有效的方法是采用人工植入材料来替换损坏的硬组织。对于最理想的人工替换材料要求，与人体骨头在结构和性能上相似，甚至更为优越。人体骨头具有天然的多孔结构，且人体不同部位的骨头其孔隙率(30％‐90％)、孔隙大小和分布也不一致；同时，人体骨头具有较高的抗压能力(压缩强度大于200MPa)，低的弹性模量(4～25GPa)，高的可回复应变(3％)以及较小的应变滞后(<1％)。[0003]目前，关注较多的硬组织替换材料为多孔NiTi形状记忆合金，这主要是其压缩强度高于200MPa，超弹性(或可回复应变，高达4～7％)与