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专利号: 2022109908897
申请人: 天津理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种生物可降解多孔镁基复合材料支架的精准制备方法,其特征在于,具体制备方法如下:

1)支架孔隙结构设计和模板的精准制备:采用计算机辅助设计和数学建模三周期极小曲面方法(TPMS)进行多孔模型设计;采用选区激光熔融制备纯Ti孔隙结构模板,所用Ti粉的颗粒尺寸为20‑50微米;

2)镁基复合材料熔体制备:合金熔炼在复合炉中进行,炉中通入99.6%N2与0.4%SF6的混合保护气体;按照镁基复合材料设计成分及含量称取各种金属和纳米陶瓷颗粒;将镁及其它合金元素从室温升温至720℃‑760℃,采用3000W手持电钻搅拌熔融的镁合金熔体,将纳米陶瓷颗粒匀速缓慢筛入熔体漩涡中,再用高剪切熔体搅拌装置进行充分搅拌得到镁基复合材料熔体;

3)渗流浇铸:静置镁基复合材料熔体,去除熔体表面的浮渣,将撇渣后的熔体迅速倒入预热且加入步骤1)制备的纯Ti孔隙结构模板的钢制模具中,通入N2气体加压至熔体完全渗入纯Ti孔隙结构模板中,冷却后脱模,得到纯Ti和镁基复合材料的中间复合体铸锭;

4)纯Ti孔隙结构模板的洗脱:去除中间复合体铸锭表面氧化皮和镁基复合材料多余的实体部分,将中间复合体铸锭经线切割加工成设计尺寸的中间复合体标准实验试样,再将设计尺寸的中间复合体实验试样依次经丙酮超声洗涤15min,无水乙醇超声洗涤15min后,

37℃鼓风干燥箱干燥2h,再经浓度为20%‑40%氢氟酸水溶液洗脱纯Ti孔隙结构模板后得到多孔镁基复合材料支架。

2.根据权利要求1所述生物可降解多孔镁基复合材料支架的精准制备方法,其特征在于,步骤1)中通过设计纯Ti孔隙结构模板的模型能够同时精准控制多孔镁基复合材料支架的孔型,孔径和孔隙率,以调控镁基复合材料的设计孔型为Primitive(P)模型,Gyroid(G)模型,Diamond(D)模型,I‑Wrapped Package(Iwp)模型或点阵结构模型,设计孔隙率为

50%‑90%,设计孔径为300μm‑1200μm。

3.根据权利要求1所述生物可降解多孔镁基复合材料支架的精准制备方法,其特征在于,步骤2)中所述的其它合金元素为锌、钙、锰和锡中的一种或两种以上,质量百分含量分别为0.5wt.%‑3.0wt.%锌、和/或0.2wt.%‑1.0wt.%钙、和/或0.2wt.%‑1.0wt.%锰、和/或0.5wt.%‑3.0wt.%锡,其余为镁。

4.根据权利要求1所述生物可降解多孔镁基复合材料支架的精准制备方法,其特征在于,步骤2)中所述的纳米陶瓷颗粒为尺寸范围50‑1000nm的纳米MgO、纳米CaO、纳米HA或纳米TCP颗粒中的一种,质量百分含量为0.1wt.%‑2.0wt.%。

5.根据权利要求1所述生物可降解多孔镁基复合材料支架的精准制备方法,其特征在于,步骤4)中所述的多孔镁基复合材料支架与氢氟酸反应后,在支架表面原位自生一层较致密的MgF2涂层。