每年我国大约有200万病人需要做关节置换手术,对骨组织修复材料的需求量很大,全球每年对骨修复材料需求价值在2000亿美元以上。临床试验表明,多孔钽是一种比较理想的骨修复材料。但是由于钽的熔点高达2996℃,并且钽与氧有较高的亲和力,制约着多孔钽制备技术的开发及其广泛应用。本文探索研究了选区激光熔化技术制备生物医用多孔钽。利用扫描电镜、金相显微镜对多孔钽的孔隙特征、微观组织结构及断口形貌进行观察和分析;利用显微硬度计测定其显微硬度;采用流体静力学原理测量多孔钽的孔隙率及开孔率;利用电子万能试验机测试多孔钽的抗压强度及弹性模量;研究多孔钽中主孔和微孔的形成机理;分析工艺参数对多孔钽性能的影响规律;最佳工艺参数制备的多孔钽与人体骨进行对比分析;分析制备过程典型缺陷的成因及控制。研究结果表明:多孔钽中存在主孔和微孔两种孔隙,主孔是由于选区激光熔化过程中,未被激光辐照区域内的粉末通过机械清除后产生的;在快速熔化/凝固机制和“活塞效应”的协同作用下,熔池中部分气体来不及从熔池中逃逸而被凝固前沿捕获,形成微孔。其他参数一定的情况下,随着扫描间距增大,多孔钽主孔孔径、孔隙率及开孔率均增加,抗压强度及弹性模量减小;在110A~125A区间内,随着电流增大,多孔钽主孔孔径、孔隙率及开孔率略有减小,抗压强度、弹性模量及显微硬度逐渐增大。孔隙特征与力学性能亦存在一定的关系,随着孔隙率的增加,抗压强度及弹性模量呈下降趋势,当多孔钽孔隙率由35.48%升高到50.00%时,抗压强度及弹性模量分别从480MPa和7.7GPa降低为56MPa和2.8GPa。当脉宽2.0ms、离焦量-7mm、激光束直径0.80mm、电流115A、扫描间距0.80mm时,制备的多孔钽主孔平均孔径为300μm,孔隙率和开孔率分别为48.05%、82.41%,抗压强度及弹性模量分别为5.1GPa、253MPa,显微硬度达403HV,满足骨移植材料的孔隙特征、抗压强度、弹性模量及硬度的要求。多孔钽的断裂方式主要有两种,断面呈现岩石状或冰糖状的沿晶断裂及呈现出河流花样的解理断裂,均为脆性断裂。制备过程中主要存在球化现象及裂纹两种缺陷,通过适当增大保护气体流量和调节电流大小可在一定程度上抑制其产生。