[发明专利]一种Mg-Li系镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Mg-Li系镁合金及其制备方法，属于医用镁合金材料及其制备方法领域。

背景技术

骨修复和血管支架材料具有庞大的市场需求，据统计，全球每年有180万-200万关节移植的病例，每年有超过100万例血管支架被移植到病人体内用于医治动脉硬化。

临床上广泛应用的血管支架材料主要包括316L不锈钢、Co-Cr合金、纯钛、Ni-Ti合金、Pt-Ir合金以及金属Ta等金属材料。由于这些材料均为惰性材料，在体内不可自行降解，因此需二次手术取出，增加了治疗费用及患者风险。此外，由这些惰性金属材料制备的血管支架长期留存体内会带来不可预期的负面影响，例如，引发炎症和血管内膜增生，进而导致血管再狭窄等。

目前医用的生物可降解材料主要包括可降解高分子材料和可降解陶瓷材料，可降解高分子材料虽能够完全被人体吸收，但强度低，很难提供结构支撑的功能，且其体内降解产物易引发炎症反应等问题；可降解陶瓷的缺点是韧性差，无法协调变形。

镁是一种特殊的轻金属，其密度为1.74g/cm³，与人骨密度(1.8-2.1g/cm³)接近。与其他金属植入物材料相比，其弹性模量和压缩屈服强度更接近于正常骨组织，可有效避免“应力遮挡”效应，亦可克服目前可降解高分子材料力学性能差及可降解陶瓷韧性差的问题。镁是人体内第二重要的阳离子，含量仅次于钾。镁在人体中正常含量为25克，且半数存在于骨骼中。此外，镁在人体正常新陈代谢过程中不可或缺。镁离子在细胞外液的浓度波动于0.7-1.05mmol/L之间，由肾脏和小肠保持其浓度稳定。镁在工程应用中的主要缺点是低耐腐蚀性，但这个缺点却成了其作为生物材料应用的优势：镁在体内可以降解成可溶的无毒氧化物并无害的从肠组织中排泄出体外。因此，作为新型的生物医用可降解材料，镁及镁合金具备良好的力学性能、可腐蚀降解性能及生物相容性，具有良好的应用前景。

国内外目前研究的医用镁合金体系主要有Mg-Zn系列、Mg-Ca系列、Mg-Mn系列、Mg-RE系列和Mg-Si系列等。若把所述系列合金发展成为血管支架材料应用于医疗领域，将面临的一个主要问题是其塑性普遍偏低，如经过T6回火处理的铸态WE43其延伸率仅有2%。在镁合金中添加Li元素不仅能获得低密度、高比强度和高比刚度的超轻合金体系，而且由于Li的加入，使Mg的晶体结构由hcp结构向bcc结构转变，使其塑性明显提高，硬化速率下降，冷热加工性能提高，并随着Li添加量的增加，改善程度提高。从生物学角度来看，研究人员曾就Li元素对几种原代细胞系的细胞毒性进行了研究，结果表明Li元素对细胞的增殖无抑制作用。

然而，由于Li元素的添加不可避免地降低了合金的强度和耐腐蚀性能，而少量Al元素的加入，在基体的晶界和晶内形成含Al金属间化合物相，由于这些相的尺寸细小且分布较均匀，因此使合金的室温强度升高。

稀土元素化学活性强，具有除氢、除氧、除硫等作用并且可改善合金流动性和加工性能，在室温和高温下具有固溶强化和沉淀强化的双重作用，可提高合金的室温和高温强度。并且稀土加入镁合金可细化合金组织，在合金表面形成含稀土氧化物的致密氧化膜，降低合金的氧化倾向，提高合金的耐腐蚀性能。临床中，含稀土类药物可用于治疗肿瘤，并且由于加入稀土金属量少，不会对人体产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种Mg-Li系镁合金及其制备方法，本发明提供的Mg-Li系镁合金具有高塑性、高韧性、良好的生物相容性以及耐腐蚀性能。

本发明所提供的一种Mg-Li系镁合金，包括Mg和Li；

以重量百分比计，所述镁合金中，Li的含量为0~10%，但不为零。

本发明提供的镁合金可为致密结构。

上述的Mg-Li系镁合金，所述镁合金还包括Al，所述Al的质量百分含量可为0~5%，但不为零。

上述的Mg-Li系镁合金，所述镁合金还可包括混合稀土元素，所述混合稀土元素的质量百分组成为50%的Ce、28%的La、6%的Pr和16%的Nd，所述混合稀土元素的质量百分含量为0~5%，但不为零。

上述的Mg-Li系镁合金，所述镁合金还可包括微量元素，所述微量元素可为锰、锆、锡和钇中至少一种；

所述镁合金中，所述微量元素的质量百分含量可为0~2%，但不为零。

上述的Mg-Li系镁合金，所述镁合金中，锰的质量百分含量不大于1.5%，锆的质量百分含量不大于1%，锡的质量百分含量不大于2%，以及钇的质量百分含量不大于1%。