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多孔钛合金由于具有高孔隙率、耐磨性、良好的生物相容性和力学性能,可根据不同的孔隙率、孔径尺寸设计,适用于人骨的各个部位,医疗价值和市场潜力巨大。常见的多孔钛合金制备方法有浆料发泡法、造孔剂法、增材制造法和自蔓延高温合成法等。开发工艺简单、成本低廉、试剂无毒性且具孔隙率分布范围广的多孔钛合金制备工艺对其在医用领域的应用具有重要意义。凝胶注模成形法是一种可用于制备复杂零部件的多孔金属材料成型技术。但用凝胶注模成形法制备多孔钛合金也有着所用试剂繁多、试剂有毒性和孔隙率分布范围小等缺点。本文将凝胶注模和发泡工艺相结合,以Ti6Al4V粉末为原料,将天然大分子琼脂作为凝胶体系,开展孔隙率可调的多孔Ti6Al4V合金的制备工艺研究,并对其力学性能进行了表征。(1)以琼脂作为凝胶体系,羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为增稠剂,采用凝胶注模成形工艺可以实现孔隙率可调(孔隙率38%~46.1%)的多孔Ti6Al4V合金制备。研究了琼脂含量、增稠剂含量、固相体积分数、凝胶温度和干燥温度等不同工艺参数对坯体制备过程的影响。Ti6Al4V合金孔隙率和孔径分布的影响主要由固相体积分数决定。研究发现多孔Ti6Al4V湿坯的最佳凝胶温度为5 ~oC,湿坯干燥最佳温度为25 ~oC。当固相体积分数为40%时,烧结体的孔隙率为46.1%,弹性模量为35 GPa,孔径较小,无法满足医用植入物的要求。(2)通过工艺参数优化,获得了含有大量大尺寸孔径(>100μm)的高孔隙率(49.65%~83.1%)Ti6Al4V合金的凝胶-发泡工艺参数,并对其力学性能进行了表征。通过高温烧结后元素分布及物相分析,探究了多孔Ti6Al4V合金烧结颈形成机理及最佳烧结工艺。通过工艺优化,获得了力学性能良好、韧性较佳的多孔Ti6Al4V合金。其中70.53%孔隙率的多孔Ti6Al4V合金,抗压强度达68.4MPa,压缩弹性模量为2.21 GPa,且韧性良好,变形80%时仍未断裂,且变形过程中始终未有碎屑出现,具有较高的医用价值。