近年來，醫(yī)用骨組織修復(fù)需求的迅速增長，推動(dòng)了仿生人體骨特性的生物醫(yī)用金屬材料的研究開發(fā)。鉭（Ta）因具有良好耐腐蝕性和優(yōu)異生物相容性，特別是能誘導(dǎo)破骨細(xì)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(jié)構(gòu)鉭植入體與人骨彈性模量具有優(yōu)越的相容性，為細(xì)胞粘附、分化和增殖提供了更有利的環(huán)境。然而，傳統(tǒng)的氣相沉積、粉末燒結(jié)等方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shù)的快速發(fā)展，激光粉末床熔融（LPBF）已成為制備高精度多孔結(jié)構(gòu)鉭植入體的理想手段。由于傳統(tǒng)的多孔金屬材料的制備方法容易形成封閉的多孔結(jié)構(gòu)，高壓熱處理會(huì)破壞閉孔多孔結(jié)構(gòu)，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(bǔ)這一研究空白，近日廣東省科學(xué)院新材料研究所粉末冶金團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出了一種高壓熱處理技術(shù)，用于優(yōu)化LPBF制備三周期極小曲面（TPMS）多孔Ta的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在850℃下進(jìn)行的HIP工藝有助于內(nèi)部微孔閉合，增強(qiáng)壓縮強(qiáng)度，同時(shí)不犧牲多孔Ta塑性。由于Ta在高溫下的氧敏感性，Ta樣品的氧化速率隨溫度迅速增加，該團(tuán)隊(duì)探究了熱處理工藝對(duì)多孔Ta樣品的氧化過程分析。在1350℃的高溫高壓下，氧原子侵入Ta基體形成Ta₂O₅，氧化物提供了應(yīng)力集中位置和裂紋擴(kuò)展路徑，導(dǎo)致1350-HIP樣品發(fā)生脆性斷裂。此外，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探討了多孔Ta的各向異性壓縮強(qiáng)度，結(jié)果顯示沿水平方向的壓縮強(qiáng)度大于沿構(gòu)建方向的壓縮強(qiáng)度。

相關(guān)研究成果在國際權(quán)威期刊《Additive Manufacturing》（Q1，TOP期刊，IF= 10.3）上發(fā)表了論文。該工作得到了廣州市重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2025.104729.