近日，廣東省科學院新材料研究所粉末冶金團隊在廣州市重點研發計劃等項目的資助下，創新性地提出了一種高壓熱處理技術，利用熱等靜壓提高激光粉末床熔融多孔鉭的抗壓強度。相關成果發表于《增材制造》（Additive Manufacturing）。
近年來，醫用骨組織修復需求的迅速增長，推動了仿生人體骨特性的生物醫用金屬材料的研究開發。鉭因具有良好耐腐蝕性和優異生物相容性，特別是能誘導破骨細胞附著和骨組織生長，確立了其作為典型生物材料植入物的適用性。多孔結構鉭植入體與人骨彈性模量具有優越的相容性，為細胞粘附、分化和增殖提供了更有利的環境。
然而，傳統的氣相沉積、粉末燒結等方法難以實現對多孔鉭孔隙率、孔隙尺寸和孔隙形貌的精確控制。隨著增材制造技術的快速發展，激光粉末床熔融已成為制備高精度多孔結構鉭植入體的理想手段。由于傳統的多孔金屬材料的制備方法容易形成封閉的多孔結構，高壓熱處理會破壞閉孔多孔結構，因此以往的研究尚未涉及多孔金屬材料的熱等靜壓（HIP）。
為彌補這一研究空白，研究人員創新性地提出了一種高壓熱處理技術，用于優化激光粉末床熔融制備三周期極小曲面多孔鉭的力學性能。實驗結果表明，在850℃下進行的HIP工藝有助于內部微孔閉合，增強壓縮強度，同時不犧牲多孔鉭塑性。
由于鉭在高溫下的氧敏感性，鉭樣品的氧化速率隨溫度迅速增加，研究團隊探究了熱處理工藝對多孔鉭樣品的氧化過程分析。在1350℃的高溫高壓下，氧原子侵入鉭基體形成五氧化二鉭，氧化物提供了應力集中位置和裂紋擴展路徑，導致1350-HIP樣品發生脆性斷裂。研究人員還進一步探討了多孔鉭的各向異性壓縮強度，結果顯示沿水平方向的壓縮強度大于沿構建方向的壓縮強度。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.addma.2025.104729
本文鏈接：研究人員利用熱等靜壓提高多孔鉭的抗壓強度http://m.sq15.cn/show-11-21183-0.html
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