CN106834774A - 一种新型牙科用铌银合金及其制备方法 - Google Patents

一种新型牙科用铌银合金及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型牙科用铌银合金材料及其制备方法,该铌银合金材料按摩尔百分含量由60‑99.95%的铌和0.05‑40%的银组成。通过在惰性气氛下将银粉和铌粉混合后在高能球磨机中进行高能球磨,使其强制混溶形成单相固溶体,然后利用放电等离子体烧结技术烧结成块体铌银双相合金材料。该铌银合金材料由纳米尺度的铌晶粒和银晶粒构成,晶粒尺寸为20‑300nm,具有优异的生物相容性和抗菌性,其压缩强度可达1.0‑1.8GPa,维氏硬度可达3.0‑6.5GPa,同时具有良好的抗腐蚀性和耐磨性,且表面呈现金属光泽,是一种新型的牙科合金,具有良好的应用前景。

Description

一种新型牙科用铌银合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及合金制备以及牙科材料制备领域,具体涉及一种新型牙科用铌银合金材料及其制备方法
背景技术
牙科疾病是人类社会最常见的疾病之一,包括牙齿缺损、牙周缺失等。治疗牙科疾病一般的方法是采用牙科植入体修复。目前用于口腔修复的材料主要包括合金、陶瓷、和树脂三大类。其中合金修复材料由于具有很高的强度、硬度、韧性和耐磨损而得到广泛应用。
现有的牙科合金材料种类繁多。如镍基体合金、不锈钢、钛合金以及银汞合金等。由于的口腔环境复杂,酸碱性波动大,要求合金材料具备良好的抗腐蚀性能。同时咀嚼过程中牙齿咬合受力,需要合金材料具备较高的强度、硬度和耐磨性。另外,口腔环境与外界接触频繁,容易滋生细菌,需要合金材料具备良好的抗菌性能。并且由于合金材料和人体组织直接接触,需要其具有良好的生物相容性,不能对人体细胞产生副作用。结合上述要求,现有的合金材料很难同时具备以上优点,例如镍合金由于镍离子对细胞具有毒性已经被临床放弃使用,不锈钢和钛合金在结构强度和耐磨性方面尚可,但无法满足抗菌的要求。因此研制耐腐蚀、抗磨损、强度高,且具有良好的生物相容性和抗菌性的材料,是牙科材料发展的新方向。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明提供一种新型牙科用铌银合金材料。该合金材料通过高能球磨机械合金化和放电等离子体烧结技术相结合制备得到。所制备的块体铌银合金材料的晶粒尺寸为20-300nm,具有优异的生物相容性以及硬度高、强度高、耐磨损、具有金属光泽等优点,并在口腔环境中表现出良好的抗腐蚀性和抗菌性能,是一种新型的牙科材料。
为实现上述目的,本发明选用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种铌银合金材料,所述铌银合金材料按摩尔百分含量由以下组分组成:铌60-99.95%,银0.05-40%。
本发明制备的铌银合金材料由纳米尺度的铌晶粒和银晶粒构成,晶粒尺寸为20-300nm,具有优异的生物相容性和抗菌性,其压缩强度可达1.0-1.8GPa,维氏硬度可达3.0-6.5GPa,同时具有良好的抗腐蚀性和耐磨性,且表面呈现金属光泽,是一种新型的牙科合金材料。
本发明中,按摩尔百分含量计,所述铌银合金材料中铌的含量为60-99.95%,例如可以是60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或99.5%,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
相对应的,按摩尔百分含量计,所述铌银合金材料中银的含量为0.05-40%,例如可以是0.05%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%或40%,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明,所述铌银合金材料的晶粒尺寸为20-300nm,例如可以是20nm、50nm、100nm、150nm、200nm、250nm或300nm,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明制备的铌银合金材料为纳米晶材料,其晶粒尺寸在20-300nm之间。晶粒细化能够大幅提高材料的屈服强度、硬度以及耐磨性能。
根据本发明,所述铌银合金材料的压缩强度为1.0-1.8GPa,例如可以是1.0GPa、1.1GPa、1.2GPa、1.3GPa、1.4GPa、1.5GPa、1.6GPa、1.7GPa或1.8GPa,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明,所述铌银合金材料的维氏硬度为3.0-6.5GPa,例如可以是3.0GPa、3.5GPa、4.0GPa、4.5GPa、5.0GPa、5.5GPa、6.0GPa或6.5GPa,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述的铌银合金材料的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)在惰性气氛下,将银粉和铌粉混合得到混合粉末,然后在高能球磨机中进行高能球磨,得到铌银固溶体合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末进行放电等离子体烧结,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料。
由于铌银熔点差别巨大,且平衡条件下两相完全不互溶,传统熔炼方法难以冶炼。本发明通过高能球磨使铌银强制混溶形成单相固溶体,在放电等离子体烧结过程中,银沿铌晶界析出,从而形成纳米晶铌银双相合金,使之兼具铌元素优异的抗腐蚀性及生物相容性和银元素优异的抗菌性能。
本发明通过高能球磨将铌银粉末强制混溶形成单相固溶体,并且将晶粒细化到10nm以下,有助于增加粉体的表/界面能、应变能和比表面积,从而增加粉体活性,使得烧结时结合更为迅速,同时细化的粉末颗粒减小了粉末之间的空隙,在较低温度下可获得高致密度。
根据本发明,步骤(1)所述铌粉的纯度为99%以上,例如可以是99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、99.9%、99.99%、99.999%或100%,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中步骤(1)所述铌粉的纯度优选为99.99%以上。
根据本发明,步骤(1)所述银粉的纯度为99%以上,例如可以是99%、99.1%、99.2%、99.3%、99.3%、99.4%、99.5%、99.6%、99.7%、99.8%、99.9%、99.99%、99.999%或100%,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中步骤(1)所述银粉的纯度优选为99.99%以上。
铌粉和银粉的纯度越高,所得铌银合金纯度越高,其性能更优异。
根据本发明,步骤(1)所述高能球磨过程中磨球与混合粉末的质量比为(4-10):1,例如可以是4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
当磨球与混合粉末的质量比过大时,会增加研磨体之间以及研磨体和衬板之间因冲击摩擦而产生无用功损耗,使电耗和球耗增加,产量降低,而且会增加研磨体成分杂质含量;质量比过小时则球磨罐内磨料过多,磨球在粉末中运动减慢,也会降低磨粉效率,不利于晶粒细化。
本发明中步骤(1)所述球磨过程中磨球与混合粉末的质量比优选为(4-8):1,进一步优选为5:1。
优选的磨球与混合粉末的质量比不仅提高能量利用效率,降低研磨体成分杂质浓度,还能得到超细纳米晶的粉末。
根据本发明,步骤(1)所述高能球磨的时间为1-50h,例如可以是1h、5h、10h、15h、20h、25h、30h、35h、40h、45h或50h,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明,步骤(1)所述惰性气体为氦气和/或氩气。球磨过程在惰性气体下进行能够避免混合粉末被氧化而引入杂质。
根据本发明,步骤(1)所述高能球磨机的夹具的转动频率为15-20Hz,例如可以是15Hz、16Hz、17Hz、18Hz、19Hz或20Hz,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中步骤(1)所述高能球磨机的夹具的转动频率优选为17Hz。
根据本发明,步骤(1)所述高能球磨机的转速为1600-1800r/min,例如可以是1600r/min、1650r/min、1700r/min、1750r/min或1800r/min,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明中步骤(1)所述高能球磨机的转速优选为1725r/min。
放电等离子体烧结过程中,粉末颗粒之间产生放电等离子体,使粉末相互结合。放电等离子体烧结不仅能够使银沿铌晶界析出,形成纳米晶铌银双相合金,所得合金组织细小均匀。普通加压烧结过程中,晶粒长大迅速,无法得到纳米晶材料。
较普通的烧结而言,放电等离子体烧结具有加热均匀、升温速度快、烧结温度低、烧结时间短、生产效率高等优点。放电等离子体烧结后得到的铌银合金强度和硬度得到大幅提高,具有很好的耐磨损性能。
根据本发明,步骤(2)所述放电等离子体烧结的温度为800-950℃,例如可以是800℃、850℃、900℃或950℃,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
烧结温度过高会使银熔化偏析而分布不均,温度过低则材料不易成型,致密度降低。
根据本发明,步骤(2)所述放电等离子体烧结的时间为1-30min,例如可以是1min、5min、10min、15min、20min、25min或30min,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
烧结时间过长会使晶粒长大,无法得到纳米晶材料,时间过短则材料无法成型。
根据本发明,步骤(2)所述放电等离子体烧结的压力为10-100MPa,例如可以是10MPa、20MPa、30MPa、40MPa、50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa或100MPa,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
烧结压力过高会导致材料内部残余应力高,降低使用寿命,压力过低则会降低块体材料致密度。
本发明所述烧结是在放电等离子烧结炉中进行的,在烧结过程中对炉内持续加压,烧结结束后立即卸载压力,避免产生残余应力。
根据本发明,步骤(2)所述放电等离子体烧结的升温速率为20-100℃/min,例如可以是20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min、60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min或100℃/min,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
升温速率过快会使合金材料致密度降低,过慢则会增加烧结时间,使晶粒长大,无法得到纳米晶合金。
可选地,本发明对步骤(2)得到的块体铌银合金材料进行退火处理,目的是调控晶粒大小,消除组织缺陷及内应力,同时获得不同晶粒尺寸的铌银合金。
根据本发明,所述退火处理在真空炉或惰性气体保护的热处理炉中进行;
根据本发明,所述退火处理的温度为400-800℃,例如可以是400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃或800℃,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明,所述退火处理的时间为0.5-3h,例如可以是0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h或3h,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明,所述退火处理的升温速率为5-50℃/min,例如可以是5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min、35℃/min、40℃/min、45℃/min或50℃/min,以及上述数值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明,所述退火时使用的惰性气体为氦气和/或氩气。
作为优选的技术方案,本发明所述铌银合金材料的制备方法包括以下步骤:
(1)在惰性气氛下,将银粉和铌粉混合得到混合粉末,然后在高能球磨机中高能球磨1-50h,得到铌银固溶体合金粉末;其中,所述银粉和铌粉的纯度为99%以上,所述高能球磨过程中磨球与混合粉末的质量比为(4-10):1,所述惰性气体为氦气和/或氩气,所述高能球磨机的夹具的转动频率为15-20Hz,转速为1600-1800r/min;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末进行放电等离子体烧结,烧结完成后得到块体铌银合金材料;其中,所述放电等离子体烧结的温度为800-950℃,所述放电等离子体烧结的时间为1-30min,所述放电等离子体烧结的压力为10-100MPa,所述放电等离子体烧结的升温速率为20-100℃/min;
(3)将步骤(2)得到的块体铌银合金材料进行退火处理;其中,所述退火处理在真空炉或惰性气体保护的热处理炉中进行,所述退火处理的温度为400-800℃,所述退火处理的时间为0.5-3h,所述退火处理的升温速率为5-50℃/min,所述惰性气体为氦气和/或氩气。
第三方面,本发明提供一种如第一方面所述的铌银合金材料作为牙科材料的应用。
铌银合金具有金属光泽,抛光之后表面光亮,且其压缩强度达到1.0-1.8GPa、维氏硬度硬度达到3.0-6.5GPa,具有很好的耐磨损和耐腐蚀性能,且生物相容性优异,是一种理想的牙科材料。铌银合金中在口腔环境中时,银先于唾液成分反应,析出银离子,起到抗菌作用,而铌形成钝化膜,抗腐蚀性能强。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
(1)本发明制备的铌银合金材料晶粒尺寸为20-300nm,具有优异的生物相容性和抗菌性,其压缩强度可达1.0-1.8GPa,维氏硬度可达3.0-6.5GPa,同时具有良好的抗腐蚀性和耐磨性,且表面呈现金属光泽,是一种新型的牙科合金,具有良好的应用前景。
(2)本发明克服了铌银熔点差别巨大且平衡条件下两相完全不互溶,传统熔炼方法难以冶炼的问题,通过高能球磨机械合金化和放电等离子体烧结相结合成功制备出了纳米晶铌银合金材料。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的铌银合金材料的外观图。
图2为本发明实施例1制备的铌银合金材料的扫描电镜图。
图3为本发明实施例5制备的铌银合金材料的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为更好地说明本发明,便于理解本发明的技术方案,本发明的典型但非限制性的实施例如下:
实施例1
(1)在充满氩气保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将20%的银粉和80%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;将混合粉末置于高能球磨机中,控制磨球与混合粉末的质量比为5:1,高能球磨12h,得到合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在60MPa下,以60℃/min的速率升温至900℃保温5min,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料。
图1为本实施例制备的Nb80Ag20合金材料的外观图,该合金材料为直径为10mm左右的圆柱体,其表面平整光亮且具有金属光泽。
图2为本实施例制备的Nb80Ag20合金材料的扫描电镜图,其中白色为Ag析出相,暗色为Nb基体。银析出相呈均匀分布,晶粒尺寸在20-200nm之间,是一种纳米合金材料。
实施例2
(1)在充满氩气保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将0.5%的银粉和99.5%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;将混合粉末置于高能球磨机中,控制磨球与混合粉末的质量比为4:1,高能球磨6h,得到合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在100MPa下,以100℃/min的速率升温至800℃保温30min,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料。
本实施例制备的铌银合金材料中银析出相分布均匀,晶粒尺寸在20-230nm之间,是一种纳米合金材料。
实施例3
(1)在充满氩气保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将5%的银粉和95%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;将混合粉末置于高能球磨机中,控制磨球与混合粉末的质量比为10:1,高能球磨20h,得到合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在10MPa下,以50℃/min的速率升温至900℃保温1min,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料。
本实施例制备的铌银合金材料中银析出相分布均匀,晶粒尺寸在20-200nm之间,是一种纳米合金材料。
实施例4
(1)在充满氦气保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将40%的银粉和60%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;将混合粉末置于高能球磨机中,控制磨球与混合粉末的质量比为6:1,高能球磨1h,得到合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在50MPa下,以80℃/min的速率升温至850℃保温20min,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料。
本实施例制备的铌银合金材料中银析出相分布均匀,晶粒尺寸在20-300nm之间,是一种纳米合金材料。
实施例5
(1)在充满氩气和氦气混合气体保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将20%的银粉和80%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;将混合粉末置于高能球磨机中,控制磨球与混合粉末的质量比为5:1,高能球磨12h,得到合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在60MPa下,以60℃/min的速率升温至900℃保温5min,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料;
(3)将步骤(2)得到的铌银合金材料置于真空炉中,以10℃/min的速率升温至600℃保温2h,自然冷却,得到经过退火处理的铌银合金材料。
图3为本实施例制备的Nb80Ag20合金材料的扫描电镜图,其中白色为Ag,暗色基体为Nb,与图2相比,退火后晶粒尺寸增大20%左右。
本实施例制备的铌银合金材料中银析出相分布均匀,晶粒尺寸在30-250nm之间,是一种纳米合金材料。
实施例6
(1)在充满氩气保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将1%的银粉和99%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;将混合粉末置于高能球磨机中,控制磨球与混合粉末的质量比为7:1,高能球磨3h,得到合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在60MPa下,以60℃/min的速率升温至900℃保温5min,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料;
(3)将步骤(2)得到的铌银合金材料置于真空炉中,以5℃/min的速率升温至800℃保温1h,自然冷却,得到经过退火处理的铌银合金材料。
本实施例制备的铌银合金材料中银析出相分布均匀,晶粒尺寸在30-300nm之间,是一种纳米合金材料。
实施例7
与实施例1相比,除了将“铌粉和银粉的纯度均为99.99%”替换为“铌粉的纯度为99%,银粉的纯度为99%”外,其他条件与实施例1均相同。
本实施例制备的铌银合金材料中银析出相分布均匀,晶粒尺寸在20-250nm之间,是一种纳米合金材料。
对比例1
(1)在充满氩气保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将10%的银粉和90%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;将混合粉末置于普通球磨机中,控制磨球与混合粉末的质量比为5:1,球磨12h,得到合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在60MPa下,以100℃/min的速率升温至900℃保温5min,烧结完成后随炉冷却。
即用普通球磨替代高能球磨。烧结完成后不能得到微观组织均匀的纳米晶铌银合金材料。
对比例2
(1)同实施例1。
(2)将步骤(1)得到的合金粉末置于传统热压烧结炉中,在60MPa下,以10℃/min的速率升温至900℃保温1h,烧结完成后随炉冷却。
即用普通热压烧结替换放电等离子体烧结,若以相同的烧结条件,粉末无法成型;若延长烧结保温时间,无法获得纳米晶铌银合金。
对比例3
(1)在充满氩气保护的手套箱中,按摩尔百分比计,将10%的银粉和90%的铌粉进行混合,得到混合粉末,铌粉和银粉的纯度均为99.99%;
(2)将步骤(1)得到的混合粉末置于石墨磨具中,放入放电等离子体烧结炉中,在60MPa下,以60℃/min的速率升温至900℃保温5min,烧结完成后随炉冷却。
即不进行高能球磨,将银粉和铌粉混合后直接进行放电等离子体烧结。烧结完成后不能得到微观组织均匀的铌银合金材料。
性能测试:
对本发明实施例1-7制备的铌银合金材料进行性能测试,测试结果如表1所示。
(1)使用万能压缩试验机测量材料的压缩强度;
(2)使用维氏硬度测量仪测定维氏硬度;
(3)使用电化学工作站,电解液为人工唾液,温度为室温25℃,电压范围为开路电压正负0.5mV,得到极化曲线后,根据塔菲尔公式,计算出腐蚀电压和腐蚀电流,得到铌银合金的腐蚀速率(用腐蚀电流密度法表征);
(4)以纯铌材料为对比,根据ASTM G21-96标准测试铌银合金的抗菌率。
表1
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种铌银合金材料,其特征在于,所述铌银合金材料按摩尔百分含量由以下组分组成:铌60-99.95%,银0.05-40%。
2.如权利要求1所述的铌银合金材料,其特征在于,所述铌银合金材料的晶粒尺寸为20-300nm;
优选地,所述铌银合金材料的压缩强度为1.0-1.8GPa;
优选地,所述铌银合金材料的维氏硬度为3.0-6.5GPa。
3.如权利要求1或2所述的铌银合金材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)在惰性气氛下,将银粉和铌粉混合得到混合粉末,然后在高能球磨机中进行高能球磨,得到铌银固溶体合金粉末;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末进行放电等离子体烧结,烧结完成后随炉冷却,得到块体铌银合金材料。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述铌粉的纯度为99%以上,优选为99.99%以上;
优选地,步骤(1)所述银粉的纯度为99%以上,优选为99.99%以上;
优选地,步骤(1)所述高能球磨过程中磨球与混合粉末的质量比为(4-10):1,优选为(4-8):1,进一步优选为5:1;
优选地,步骤(1)所述高能球磨的时间为1-50h。
5.如权利要求3或4所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述惰性气体为氦气和/或氩气;
优选地,步骤(1)所述高能球磨机的夹具的转动频率为15-20Hz,优选为17Hz;
优选地,步骤(1)所述高能球磨机的转速为1600-1800r/min,优选为1725r/min。
6.如权利要求3-5任一项所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述放电等离子体烧结的温度为800-950℃;
优选地,步骤(2)所述放电等离子体烧结的时间为1-30min;
优选地,步骤(2)所述放电等离子体烧结的压力为10-100MPa;
优选地,步骤(2)所述放电等离子体烧结的升温速率为20-100℃/min。
7.如权利要求3-6任一项所述的方法,其特征在于,对步骤(2)得到的块体铌银合金材料进行退火处理。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述退火处理在真空炉或惰性气体保护的热处理炉中进行;
优选地,所述退火处理的温度为400-800℃;
优选地,所述退火处理的时间为0.5-3h;
优选地,所述退火处理的升温速率为5-50℃/min;
优选地,所述惰性气体为氦气和/或氩气。
9.如权利要求3-8任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)在惰性气氛下,将银粉和铌粉混合得到混合粉末,然后在高能球磨机中高能球磨1-50h,得到铌银固溶体合金粉末;其中,所述银粉和铌粉的纯度为99%以上,所述高能球磨过程中磨球与混合粉末的质量比为(4-10):1,所述惰性气体为氦气和/或氩气,所述高能球磨机夹具的转动频率为15-20Hz,转速为1600-1800r/min;
(2)将步骤(1)得到的合金粉末进行放电等离子体烧结,烧结完成后得到块体铌银合金材料;其中,所述放电等离子体烧结的温度为800-950℃,所述放电等离子体烧结的时间为1-30min,所述放电等离子体烧结的压力为10-100MPa,所述放电等离子体烧结的升温速率为20-100℃/min;
(3)将步骤(2)得到的块体铌银合金材料进行退火处理;其中,所述退火处理在真空炉或惰性气体保护的热处理炉中进行,所述退火处理的温度为400-800℃,所述退火处理的时间为0.5-3h,所述退火处理的升温速率为5-50℃/min,所述惰性气体为氦气和/或氩气。
10.如权利要求1或2所述的铌银合金材料作为牙科材料的应用。
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