本发明属于医用材料制备，具体涉及一种掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料。
背景技术：
1、钛合金具有密度低、强度高、良好的生物相容性和耐腐蚀等突出优点，是用于对生物体进行治疗、修复或替换病损组织的新型医用金属材料，在制备人工骨和医疗器械等领域得到广泛的应用。这种用于人体不同位置和独特区域的植入件，需要具备高度复杂的形状和精密的尺度，通过传统加工制造方法很难达到产品的质量要求。增材制造技术(俗称3d打印)改变了传统制造的理念和模式，可以定制各种特殊要求的个性化修复体，在制备具有复杂、多孔和个性化的人工骨方面具有较大优势和良好的应用前景。
2、然而，钛合金的弹性模量(≈110gpa)与自然骨(10～40gpa)差异很大，容易造成应力集中。为达到轻质量、低弹性模量的应用目的，在钛合金中引入多孔结构是行之有效的方法。多孔钛融合了钛合金与泡沫金属的特性，可以降低钛合金的弹性模量，使其与宿主骨弹性模量相匹配，避免应力集中并在较轻的重量下有效的发挥其力学性能与结构特性。与实体钛合金相比，这种特殊的轻质材料具有优异的强度、刚度和良好的可压缩性。得益于大量的内部孔隙，多孔钛合金表现出诸多特性，如比表面积大、渗透性强、机械性能优异、加工性好等。此外，多孔钛植入体的开孔结构可以促进新骨组织的生长并允许体液通过，给内环境物质和代谢产物的交换提供了条件。
3、生物医用多孔钛必须具备适宜的等效孔径才有利于软组织沿孔隙自然长入和纵深生长。研究显示，多孔钛的等效孔径尺寸小于100μm时，孔隙只能允许纤维组织和类骨质长入；等效孔径为100μm～500μm时，成骨细胞可顺利长入；而当孔径尺寸大于500μm时，纤维血管组织会先于骨组织长入孔隙占据空间，从而使骨组织难以生长。而多孔钛在孔隙率的增长同时，其力学强度会有明显减弱，多孔钛的力学稳定性与生物相容性是孔结构设计的一对矛盾体，如何使多孔钛的等效孔径尺寸较大是具备良好的力学性能，是本领域新的研究方向。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料。通过对传统的tc4钛合金(ti6al4v)的组分进行设计，使得该钛合金制备的钛合金粉料通过3d打印制成生物医用多孔钛时，能够在保持大孔隙率的同时拥有较高的抗压强度，具备广阔的应用前景。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
3、本发明技术方案之一：提供一种掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料，组分以质量百分数计，除ti外还包括：al：5.75～6.25％，v：3.75～4.25％，重稀土元素：0.15～0.3％；所述重稀土元素为钇(y)和/或镥(lu)。
4、本发明技术方案之二：提供一种上述掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料的制备方法，包括以下步骤：
5、将所述掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料所需金属原料熔融，通过高压气体雾化制备出初级粉料，再利用等离子球化法处理所述初级粉料，制得所述掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料。
6、优选地，熔融所述金属原料的温度为1900～1950℃。
7、优选地，熔融所述金属原料时的加料顺序为先加入al，再加入重稀土元素和钛，最后加入v。
8、更优选地，al加入的温度为550～600℃，重稀土元素和钛加入时的温度为1650～1700℃，v加入时的温度为1900～1950℃。
9、优选地，所述高压气体雾化的压力为15～18mpa。
10、优选地，等离子球化法处理所述初级粉料时，初级粉料的送粉量为50～100g/min，等离子体输出功率为75～80w。
11、本发明技术方案之三：提供一种上述掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料在制备生物医用多孔钛中的应用。
12、本发明的有益技术效果如下：
13、影响tc4钛合金力学性能的主要因素是其难以除去的o、cl、s、si等杂质元素，本发明通过在tc4钛合金中掺入重稀土元素y和/或lu，掺入的重稀土元素能够在冶炼过程中吸收钛合金基体中的杂质元素，形成富重稀土元素沉淀相，这些沉淀相能够作为新的形核点，细化晶粒，有效减弱杂质元素对tc4钛合金力学强度的影响，提升tc4钛合金的强度。
14、进一步的，本发明通过在掺杂稀土元素的钛合金粉料的制备过程中引入等离子球化工艺，使制得的钛合金粉料更适于作为3d打印原料，打印的产品力学强度优于其他的3d打印用粉料制备工艺。
1.一种掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料，其特征在于，组分以质量百分数计，除ti外还包括：al：5.75～6.25％，v：3.75～4.25％，重稀土元素：0.15～0.3％；所述重稀土元素为钇和/或镥。
2.一种权利要求1所述掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，熔融所述金属原料的温度为1900～1950℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，熔融所述金属原料时的加料顺序为先加入al，再加入重稀土元素和钛，最后加入v。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，al加入的温度为550～600℃，重稀土元素和钛加入时的温度为1650～1700℃，v加入时的温度为1900～1950℃。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述高压气体雾化的压力为15～18mpa。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，等离子球化法处理所述初级粉料时，初级粉料的送粉量为50～100g/min，等离子体输出功率为75～80w。
8.权利要求1所述掺杂稀土元素的3d打印医用钛合金粉料在制备生物医用多孔钛中的应用。
