一種納米金剛石增強鈦基復合材料及其制備方法和應用
【專利摘要】本發明公開了一種納米金剛石增強鈦基復合材料及其制備方法和應用。所述復合材料主要是由納米金剛石和基體鈦所制成，其中所述納米金剛石作為增強相，均勻分散在金屬鈦的基體中起到彌散強化作用。本發明還公開了所述納米金剛石增強鈦基復合材料的制備方法和應用。相對于現有技術，本發明克服了現有純鈦材料力學性能差以及碳納米管或石墨烯增強鈦基復合材料細胞毒性大的缺陷，所得納米金剛石增強鈦基復合材料具有較高的硬度強度和塑性，以及良好的生物相容性。本發明的產品可以應用于生物醫學領域，尤其是骨科、牙科等硬組織的修復與替換。
【專利說明】
一種納米金剛石増強鈦基復合材料及其制備方法和應用
技術領域
[0001]本發明涉及一種納米金剛石增強鈦基復合材料及其制備方法和應用，屬于納米顆粒增強金屬基復合材料技術領域。
【背景技術】
[0002]鈦及鈦合金具有良好的生物相容性、優良的力學性能及耐蝕性，在生物醫學領域具有廣泛的應用。隨著現代科技的迅速發展，生物醫學領域對材料的綜合性能提出了更高的要求，純鈦的力學性能往往較為局限，鈦合金力學性能有所提高但是許多合金元素具有細胞毒性，難以完全滿足骨科、牙科等領域的性能要求，鈦基復合材料恰恰克服了這些的缺點，具有優良的綜合性能。
[0003]鈦基復合材料，是指在鈦或鈦合金基體中加入高模量、高強度、高硬度等良好性能的增強相材料，彌散于基體材料中的增強相大大改善了基體材料鈦的比強度、比模量，同時綜合了鈦基體的延展性與韌性，使之具有優良的力學性能，更加適用于工業和生物醫學等領域。鈦基復合材料按增強相種類可分為連續纖維增強和非連續纖維增強，其中非連續纖維增強又可分為顆粒增強、晶須增強和短纖維增強。但是纖維增強鈦基復合材料成本高昂、制備工藝繁復等原因，極大限制了它的發展空間。非連續增強鈦基復合材料克服了以上難題，且增強相在基體中呈彌散分布，使其具有各向同性，能夠承受復雜的應力載荷，也具有較好的機械加工性。
[0004]納米顆粒增強鈦基復合材料是非連續增強鈦基復合材料的重要組成部分。納米顆粒增強鈦基復合材料是上個世紀發展起來的嶄新材料體系，近年來，隨著納米金剛石、富勒烯、碳納米管、以及石墨烯片等納米結構的不斷被發現，碳素納米顆粒具有傳統尺度顆粒所沒有的獨特性能，從而得到人們的重視，并被廣泛應用。在生物醫學領域，富勒烯、碳納米管以及石墨烯等納米碳增強鈦基復合材料具有良好的力學性能，可以對受力部位和器官起到良好的支撐作用，但是這些納米碳都具有細胞毒性，生物學性能較差，因此限制了這幾種納米碳增強鈦基復合材料在醫學領域中的進一步臨床應用。
【發明內容】
[0005]發明目的:本發明的一個目的在于提供一種納米金剛石增強鈦基復合材料。其中，納米金剛石顆粒作為增強基，具有很高的硬度和強度，且沒有細胞毒性，具有優良的生物相容性，其均勻分散在基體鈦金屬的基體中，結合基體鈦金屬的塑性和生物相容性，因此納米金剛石增強鈦基復合材料具有較高的硬度強度和塑性以及良好的生物生物相容性。
[0006]本發明的另一目的在于提供幾種制備納米金剛石增強鈦基復合材料的方法，可根據人體硬組織修復部位力學性能和形狀要求，調控納米金剛石增強基的質量比，得到具有不同強度和塑性的鈦基復合材料，并可以設計相應修復部分形狀的模具，直接裝粉燒結近終成型。
[0007]本發明的另一目的在于提供這種納米金剛石增強鈦基復合材料在生物醫學領域的應用，納米金剛石增強鈦基復合材料可以加工制作成元器件包括:接骨板、螺釘、螺母、股骨、血管支架、髖關節、脊椎固定件、多孔支架等，應用于骨科、牙科、整形外科、頌面外科等生物醫學領域。
[0008]技術方案:為了實現上述發明目的，本發明公開了一種納米金剛石增強鈦基復合材料，其主要是由納米金剛石和基體鈦所制成;其中，所述納米金剛石作為增強相，均勻分散在基體鈦的基體中。
[0009]本發明所述的納米金剛石增強鈦基復合材料是把納米金剛石顆粒作為增強相加入金屬鈦基體中。納米金剛石顆粒作為增強相，具有高硬度和高強度，無毒性，優良的生物相容性，納米金剛石顆粒均勻分散在鈦金屬的基體中，可以起到彌散強化作用，提高鈦的硬度和強度并保持鈦的塑性和生物相容性，最終納米金剛石增強鈦基復合材料具有優異的綜合性能。
[0010]作為優選，以質量比計，所述納米金剛石的添加比例為基體鈦質量的0.0I % -3.0%。
[0011]作為另一種優選，所述納米金剛石的晶粒尺寸為1-1OOnm，所述基體鈦的顆粒尺寸為0.1-800μηι。
[0012]作為另一種優選，所述基體鈦為純鈦、鈦鋁銀(116414\0，鈦鉬(1^10)，鈦銀錯(TiNbZr)，鈦鎳(TiNi)，或鈦鉭(TiTa)合金。
[0013]本發明還提供了所述納米金剛石增強鈦基復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0014](I)液相化學混合:取納米金剛石粉末，加入無水乙醇和1-10.0%質量比的十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，先超聲波振蕩10_120min，然后加入基體鈦顆粒，再振蕩10-120min，得到混合的納米金剛石與基體鈦的溶液；
[0015](2)球磨機械混合:將步驟(I)所得產品按球料比為4:1-20:1的比例置于球磨罐中，在球磨機上以50_400r/min的轉速，交替正反轉，球磨1-24小時；
[0016](3)干燥:將球磨混合好的混合粉末抽真空干燥1-10小時，干燥溫度為40_100°C，完全干燥后用100-400目的篩子過篩；
[0017](4)燒結成型:根據需要產品的尺寸參數，取步驟(3)所得產品，進行放電等離子燒結、熱壓燒結、真空燒結或氣壓燒結，即得。
[0018]作為優選，步驟(4)中:
[0019]所述放電等離子燒結所用的壓力為20_100MPa、溫度為600-1200°C，在最高燒結溫度保溫時間為l_60min;
[0020]所述熱壓燒結所用的壓力為10_80MPa、溫度為1000-1400°C，保溫時間為10-180min；
[0021 ] 所述真空燒結所用的燒結溫度為1100-1500°C，保溫時間為30_240min;
[0022]所述氣壓燒結中所用的燒結溫度為1100-1500°C，保溫時間為20_240min。
[0023]具體制備流程如下:
[0024](I)計算稱量原始粉末:稱量相應質量的純鈦粉末與納米金剛石粉末，納米金剛石粉末相對于鈦基體的質量分數分別為0.0lwt.%-3.0wt.%。
[0025](2)液相化學混合:把步驟(I)中的相應質量分數的納米金剛石粉末分別置于燒杯中，加入無水乙醇和1-10%質量比的十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，先后通過超聲波振蕩儀振蕩10-120min。然后將步驟(I)中稱量的鈦粉加入燒杯中，再振蕩10-120min，得到混合的納米金剛石與鈦粉的溶液。
[0026](3)球磨機械混合:將步驟(2)的產品按球料比為4:1-20:1的比例置于球磨罐中，在行星球磨機上以50-400r/min的轉速，交替正反轉，球磨1-24小時。
[0027](4)將球磨混合好的混合粉末置于真空干燥箱中抽真空干燥1-10小時，干燥溫度為40-100 °C，完全干燥后用100-400目的篩子過篩。
[0028](5)燒結成型:確定燒結產品的尺寸參數，經計算后，稱取一定質量的步驟(4)的產品。可采用放電等離子燒結、熱壓燒結、真空燒結、氣壓燒結等成型方式來制作。
[0029]a.放電等離子燒結成型方法:將(4)的粉末倒入石墨模具中，裝配入上下壓頭，放置入放電等離子燒結爐中燒結成型，在真空或者惰性氣氛保護下、壓力為20-100MPa、溫度為600-1200°C，測溫方式為熱電偶測溫或者紅外測溫，升溫速度為20-300°C/min，在最高燒結溫度保溫時間為1-60min。自然爐冷，脫模得到產品。
[0030]b.熱壓燒結成型方法:將(4)的粉末倒入石墨模具中，裝配入上下壓頭，放置入熱壓燒結爐中燒結成型，在真空或者惰性氣氛保護下、壓力為10_80MPa、溫度為1000-1400 °C，升溫速度為10-100°C/min，在最高燒結溫度保溫時間為10-180min。自然爐冷，脫模得到產品O
[0031]c.真空燒結成型方法:將(4)的粉末倒入鋼制模具中，裝配入上下壓頭，冷壓成型，脫模得到相應的形狀的冷壓坯，放置入真空燒結爐中燒結成型，在真空保護下無壓力燒結成型、溫度為1100-1500°(:，升溫速度為10-80°(:/1^11，在最高燒結溫度保溫時間為30-240min。自然爐冷，脫模得到產品。
[0032]d.氣壓燒結成型方法:將(4)的粉末倒入鋼制模具中，裝配入上下壓頭，冷壓成型，脫模得到相應的形狀的冷壓坯，放置入氣壓燒結爐中燒結成型，在一定壓力的氬氣中氣壓燒結成型、溫度為1100-1500°C，升溫速度為10-100°C/min，在最高燒結溫度保溫時間為20-240min。自然爐冷，脫模得到產品。
[0033](6)性能測試與組織結構分析:對樣品分別用X射線衍射儀進行物相分析、應用顯微硬度計測量顯微硬度、微機控制電子萬能試驗進行壓縮試驗、最后采用透射電子顯微鏡分析納米金剛石增強鈦基復合材料的微觀組織結構，采用掃描電子顯微鏡對斷口形貌進行觀測分析。
[0034](7)以上所制備的產品可以根據生物醫用部位的具體形狀要求，進行模具設計，設計所需形狀的模具，裝入混合粉末，燒結成型，不需要機械加工或者僅僅需要一小部分機械加工的近終成型。
[0035]本發明最后還提供了所述納米金剛石增強鈦基復合材料的應用，所述納米金剛石增強鈦基復合材料制作成致密或多孔的鈦基復合材料，所得致密的鈦基復合材料的相對密度為95%-100%，多孔的鈦基復合材料的孔隙率為40%-80 %。
[0036]作為優選，所述致密或多孔的鈦基復合材料包括醫用接骨板、螺釘、螺母、股骨、血管支架、髖關節、脊椎固定件或多孔支架。
[0037]因為納米金剛石無毒性，生物學性能良好，使得該鈦基復合材料在生物醫學領域具有更加廣闊的應用前景，尤其是用于牙缺損和骨缺損的修復重建，可在骨科、牙科、整形外科、頌面外科等中廣泛應用，能以致密或多孔的形式加工制作成的元件包括:接骨板、螺釘、螺母、股骨、血管支架、髖關節、脊椎固定件、多孔支架等。
[0038]納米金剛石化學性質穩定，在氫氟酸、鹽酸、硫酸中，甚至在酸的濃度很大且溫度極高的情況下都沒有任何反應，且沒有細胞毒性，這為其在生物醫學領域的應用創造了有利條件。研究表明:利用納米金剛石作為葡萄糖氧化酶的載體可制成性能優良的血糖測定傳感器。KossovskgN等用納米金剛石粉作為藥物載體，制成某些抗體藥物，注射入人體直達病灶內部，取得了良好的結果。納米金剛石表面的羥基和羧基等官能團與DNA有很強的結合力，可作為生物DNA芯片的載體。納米金剛石與生物體的兼容性很好，是人造骨、人造關節的表面耐磨涂層的適宜材料，因其不粘連皮膚，可作外科敷料的內層保護膜等。因此，納米金剛石與鈦這兩者的結合，使鈦基復合材料既具有良好的力學性能，又具有較好的生物學性能，其在生物醫學領域具有廣闊的應用前景。
[0039]技術效果:相對于現有技術，本發明克服了現有純鈦材料力學性能差以及碳納米管或石墨烯增強鈦基復合材料細胞毒性大的缺陷，所得納米金剛石增強鈦基復合材料具有較高的硬度強度和塑性，以及良好的生物生物相容性。
【附圖說明】
[0040]圖1為不同納米金剛石含量的納米金剛石增強鈦基復合材料以及純鈦的X射線衍射儀圖譜；
[0041]圖2為不同納米金剛石含量的納米金剛石增強鈦基復合材料以及純鈦的顯微硬度趨勢圖；
[0042]圖3為不同納米金剛石含量的納米金剛石增強鈦基復合材料以及純鈦的壓縮強度趨勢圖；
[0043]圖4為納米金剛石粉末增強鈦基復合材料的透射電子顯微鏡形貌照片；
[0044]圖5為納米金剛石增強鈦基復合材料產品的壓縮斷面的掃描電子顯微鏡形貌。
【具體實施方式】
[0045]下面結合附圖進一步描述本發明的技術解決方案。本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0046]實施例1
[0047]放電等離子技術燒結生產納米金剛石增強鈦基復合材料，采用納米金剛石粉末與純鈦粉末為原料(純度為99%)，其中納米金剛石的晶粒尺寸為5.0nm，純鈦粉末的晶粒尺寸為48μηι(300目)，分別為納米粉末和微米粉末。制作直徑為1mm以及高度為12mm的圓柱形復合材料燒結體。
[0048]具體步驟如下:
[0049](I)稱量10g300目的純鈦粉末(純度為99%)與質量分數為0.25wt%的納米金剛石粉末，把質量分數為0.25wt%的納米金剛石粉末置于燒杯中，加入無水乙醇，加入十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，先后通過超聲波振蕩儀與針狀振蕩儀振蕩。然后將稱量好的鈦粉加入振蕩后的納米金剛石粉末中，重復上述的振蕩操作。
[0050](2)取納米金剛石與純鈦初步混合后的液體，按球料比為8:1的比例置于球磨罐中，球磨介質為無水乙醇，在行星球磨機上以250r/min的轉速、先后正反轉2.5h的程序，球磨時間為5小時，充分球磨，使其混合均勻。
[0051](3)將球磨好的原始粉末置于真空干燥箱中抽真空干燥6小時，干燥溫度為120 °C。完全干燥后用300目的篩子過篩。
[0052](4)確定燒結后的產品的尺寸參數:Φ = 10mm，h = 12mm。照質量密度公式計算所需粉末質量為4.241g。
[0053](5)稱取4.241g篩好的粉末，用放電等離子燒結技術(SPS)燒結制備納米金剛石增強鈦基復合材料，燒結參數為:在真空氣氛、壓力為60MPa、溫度為900°C，測溫方式為熱電偶測溫的條件下保溫燒結lOmin。其中升溫速度為100°C/min。將燒結后的產品應用阿基米德法測相對密度，計算得致密度高達99.9%。
[0054]實施例2
[0055]真空燒結技術生產納米金剛石增強鈦基復合材料，采用納米金剛石粉末與純鈦粉末為原料(純度為99 % )，其中納米金剛石的顆粒尺寸為20nm，純鈦粉末的顆粒尺寸為106μηι(150目)。制作直徑為20mm以及高度為1mm的圓柱形復合材料燒結體。具體步驟如下:
[0056](I)稱量10g 150目的純鈦粉末(純度為99%)與質量分數為0.5wt%的納米金剛石粉末，把質量分數為0.5wt %的納米金剛石粉末置于燒杯中，加入無水乙醇，加入十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，先后通過超聲波振蕩儀與針狀振蕩儀振蕩。然后將稱量好的鈦粉加入振蕩后的納米金剛石粉末中，重復上述的振蕩操作。
[0057](2)取納米金剛石與純鈦初步混合后的液體，按球料比為10:1的比例置于球磨罐中，球磨介質為正己烷，在行星球磨機上以300r/min的轉速、先后正反轉3h的程序，球磨時間為6小時，充分球磨，使其混合均勻。
[0058](3)將球磨好的原始粉末置于真空干燥箱中抽真空干燥8小時，干燥溫度為100°C。完全干燥后用325目的篩子過篩。
[0059](4)確定燒結后的產品的尺寸參數:Φ =20mm，h= 10mm。計算所需粉末的質量為14.13g
[0060](5)稱取14.13g篩好的粉末，用鋼制模具在100_500MPa的壓力下壓制成型，脫模得到冷壓坯，然后放置如真空燒結燒結爐中燒結成型，在真空保護下無壓力燒結成型、溫度為13000C，升溫速度為10°C/min，在最高燒結溫度保溫時間為120min。自然爐冷，脫模得到納米金剛石增強鈦基復合材料。將燒結后的產品應用阿基米德法測相對密度，計算得致密度尚達99.8% ο
[0061 ] 實施例3
[0062]熱壓燒結技術生產納米金剛石增強鈦基復合材料，采用納米金剛石粉末與鈦鋁釩(Ti6A14V)粉末為原料(純度為99.5%)，其中納米金剛石的晶粒尺寸為50nm，鈦鋁釩粉末的顆粒尺寸為13μηι(1000目)，制作直徑為30mm以及高度為20mm的圓柱形復合材料燒結體。
[0063]具體步驟如下:
[0064](I)稱量10g 300目的鈦鋁釩(Ti6A14V)粉末粉末(純度為99%)與質量分數分別為0.1wt %的納米金剛石粉末，把質量分數為0.1wt %的納米金剛石粉末置于燒杯中，加入無水乙醇，加入十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，先后通過超聲波振蕩儀與針狀振蕩儀振蕩。然后將稱量好的鈦合金粉加入振蕩后的納米金剛石粉末中，重復上述的振蕩操作。
[0065](2)取納米金剛石與鈦鋁釩初步混合后的液體，按球料比為15:1的比例置于球磨罐中，球磨介質為正己烷，在行星球磨機上以350r/min的轉速、先后正反轉2h的程序，球磨時間為4小時，充分球磨，使其混合均勻。
[0066](3)將球磨好的原始粉末置于真空干燥箱中抽真空干燥5小時，干燥溫度為110°C。完全干燥后用800目的篩子過篩。
[0067](4)確定燒結后的產品的尺寸參數:Φ = 30mm,h = 20mm。計算所需粉末的質量為62.88g
[0068]稱取62.88g篩好的粉末，裝入熱壓燒結爐中，在真空保護下、壓力為30MPa、溫度為1200°C，在最高燒結溫度保溫時間為60min。自然爐冷，脫模得到產品。將燒結后的產品應用阿基米德法測相對密度，計算得致密度高達99.9%。
[0069]實施例4
[0070]氣壓燒結技術生產納米金剛石增強鈦基復合材料，采用納米金剛石粉末與鈦鎳粉末為原料(純度為99.9% )，其中納米金剛石的晶粒尺寸為80nm，鈦鎳粉末的顆粒尺寸為48μm(300目)。制作直徑為50mm以及高度為30mm的圓柱形復合材料燒結體。具體步驟如下:
[0071](I)稱量300g 300目的鈦鎳粉末與質量分數分別為0.3wt%的納米金剛石粉末，把質量分數為0.3wt%的納米金剛石粉末置于燒杯中，加入無水乙醇，加入十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，先后通過超聲波振蕩儀與針狀振蕩儀振蕩。然后將稱量好的鈦粉加入振蕩后的納米金剛石粉末中，重復上述的振蕩操作。
[0072](2)取納米金剛石與鈦鎳初步混合后的液體，按球料比為12: I的比例置于球磨罐中，球磨介質為無水乙醇，在行星球磨機上以300r/min的轉速、先后正反轉2.5h的程序，球磨時間為5小時，充分球磨，使其混合均勻。
[0073](3)將球磨好的原始粉末置于真空干燥箱中抽真空干燥7小時，干燥溫度為110°C。完全干燥后用300目的篩子過篩。
[0074](4)確定氣壓燒結后的產品的尺寸參數:Φ = 50mm,h = 30mm。計算粉末的質量為264.9g0
[0075]稱取264.9g篩好的粉末，用鋼制模具在200-MPa的壓力下壓制成型，脫模得到冷壓還，然后放置如氣壓燒結爐中燒結成型，在氬氣壓力下燒結、溫度為13000C，升溫速度為20°C/min，在最高燒結溫度保溫時間為90min。自然爐冷，脫模得到納米金剛石增強鈦基復合材料。將燒結后的產品應用阿基米德法測相對密度，計算得致密度高達99.8%。
[0076]實施例5
[0077]方法同實施例2，不同之處如下:
[0078]納米金剛石的晶粒尺寸為lOOnm，基體鈦選用鈦鉬，其粉末的顆粒尺寸為0.Ιμπι，所述納米金剛石的添加比例為基體鈦質量的0.01 %。
[0079]將燒結后的產品應用阿基米德法測相對密度，計算得致密度高達99.7%。
[0080]實施例6
[0081]方法同實施例3，不同之處如下:
[0082]納米金剛石的晶粒尺寸為lnm，基體鈦選用鈦銀錯，其粉末的顆粒尺寸為800μηι，所述納米金剛石的添加比例為基體鈦質量的3.0%。
[0083]將燒結后的產品應用阿基米德法測相對密度，計算得致密度高達99.9%。
[0084]說明書附圖1為加入不同含量的納米金剛石增強鈦基復合材料以及純鈦的XRD圖譜，可見添加0.5wt%及以上的納米金剛石顆粒，會有微量的碳化鈦(TiC)相生成，碳化鈦的存在會降低鈦基復合材料的塑性。圖2為復合材料的顯微硬度曲線圖，圖3為壓縮強度的應力應變趨勢圖。從圖2與圖3可見，添加納米金剛石達到0.35%及其以上材料的硬度和強度會提高但是塑性有所下降，最優化的納米金剛石增強基含量為0.25wt%，另外也表明可以根據人體骨骼修復部位力學強度的要求，調控加入不同含量的納米金剛石顆粒，以制備出不同強塑性的鈦基復合材料用在人體中相應的部位。圖4為添加0.25wt%m米金剛石的鈦基復合材料的透射電鏡形貌，可以觀察到黑色的納米金剛石顆粒均勻的分散在鈦的基體上，表明我們的制備技術可得到分散均勻的納米金剛石增強鈦基復合材料。圖5為添加
0.25wt%納米金剛石的鈦基復合材料的壓縮斷裂斷口的掃描電子顯微鏡的形貌照片，可以得出結論為塑性斷裂的斷口特征。
【主權項】
1.一種納米金剛石增強鈦基復合材料，其特征在于，其主要是由納米金剛石和基體鈦所制成;其中，所述納米金剛石作為增強相，均勻分散在基體鈦的基體中。2.根據權利要求1所述的納米金剛石增強鈦基復合材料，其特征在于，以質量比計，所述納米金剛石的添加比例為基體鈦質量的0.0l %-3.0%。3.根據權利要求1所述的納米金剛石增強鈦基復合材料，其特征在于，所述納米金剛石的晶粒尺寸為1-1 OOnm，所述基體鈦的顆粒尺寸為0.1 -800μηι。4.根據權利要求1所述的納米金剛石增強鈦基復合材料，其特征在于，所述基體鈦為純鈦、鈦鋁銀，鈦鉬，鈦銀錯，鈦鎳，或鈦鉭合金。5.權利要求1-4任一項所述納米金剛石增強鈦基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)液相化學混合:取納米金剛石粉末，加入無水乙醇和1-10.0%質量比的十二烷基硫酸鈉作為表面活性劑，先超聲波振蕩10_120min，然后加入基體鈦顆粒，再振蕩10-120min，得到混合的納米金剛石與基體鈦的溶液； (2)球磨機械混合:將步驟(I)所得產品按球料比為4:1-20:1的比例置于球磨罐中，在球磨機上以50_400r/min的轉速，交替正反轉，球磨1-24小時； (3)干燥:將球磨混合好的混合粉末抽真空干燥1-10小時，干燥溫度為40-120°C，完全干燥后用100-400目的篩子過篩； (4)燒結成型:根據需要產品的尺寸參數，取步驟(3)所得產品，進行放電等離子燒結、熱壓燒結、真空燒結或氣壓燒結，即得。6.根據權利要求5所述的納米金剛石增強鈦基復合材料的制備方法，其特征在于，步驟⑷中: 所述放電等離子燒結所用的壓力為20-100MPa、溫度為600-1200 °C，在最高燒結溫度保溫時間為l-60min; 所述熱壓燒結所用的壓力為10-80MPa、溫度為1000-1400 °C，保溫時間為10-180min; 所述真空燒結所用的燒結溫度為1100-1500 0C，保溫時間為30-240min ； 所述氣壓燒結中所用的燒結溫度為1100-15000C，保溫時間為20-240min。7.權利要求1-4任一項所述納米金剛石增強鈦基復合材料的應用，其特征在于，所述納米金剛石增強鈦基復合材料制作成致密或多孔的鈦基復合材料，所得致密的鈦基復合材料的相對密度為95%-100%，多孔的鈦基復合材料的孔隙率為40%-80%。8.根據權利要求7所述的納米金剛石增強鈦基復合材料的應用，其特征在于，所述致密或多孔的鈦基復合材料應用于骨科、牙科等硬組織的修復與替換，包括醫用接骨板、螺釘、螺母、股骨、血管支架、髖關節、脊椎固定件或多孔支架。
【文檔編號】C22C1/08GK105886868SQ201610302136
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月9日
【發明人】張法明, 劉蘇麗
【申請人】東南大學