[发明专利]一种三元Mg-Zn-Ce非晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种三元Mg‑Zn‑Ce非晶合金，包括如下组分：高纯镁、高纯锌以及高纯铈，其按Mg_70‑XZn₃₀Ce_X的比例配置合金材料，其中X为偶数，且高纯镁颗粒为直径4*4mm,高纯锌颗粒为直径3*3mm，高纯铈颗粒为直径2*5mm。根据本发明，该非晶相比传统的非晶材料，具有较高的耐腐蚀能力，降低了它的降解率，实现慢速的均匀腐蚀效果。

技术领域

本发明涉及生物医用植入材料的技术领域，特别涉及一种三元Mg-Zn-Ce 非晶合金及其制备方法。

背景技术

目前生物材料是为了应对临床医学新要求而产生和发展的一种新型功能材料，被广泛应用于人体组织和器官上的诊断、治疗和修复，也可以替换人体受损组织、器官，实现某些人体所需的生理功能。近年来生物技术的发展日新月异，医用植入材料、人工器官等的制造越来越依靠生物材料的研究，各国的研究机构和科学家也对生物材料的研究产生了极大的热情。生物金属材料是指用金属或者合金制备的生物医用材料，是临床医学中应用最多的承力植入材料。它有高的机械强度和抗疲劳强度，易于加工，优良的力学性能使其作为结构材料被广泛使用，如不锈钢、钛合金、镍合金等作为骨植入材料或被制作成人工关节。值得注意的是金属材料模量高于人体骨骼，因此容易因为应力遮蔽效应而导致骨质疏松引发二次骨折，同时金属材料在机体环境中被腐蚀，不仅使得自身性能发生退变，同时腐蚀产生的重金属离子往往很难被人体代谢掉，有的金属离子甚至会引发细胞突变或重金属中毒，对人体产生很大危害。除去不锈钢等合金外，钽、妮、锆等纯金属也在目前临床应用中出现。然而相比这些金属，非晶镁合金作为新一代医学植入材料，其降解的镁离子也不会对人体造成一定的伤害。非晶合金因为没有结构缺陷所以不易被腐蚀，非晶合金原子呈无序排列，因此不存在晶粒和晶界。因为不存在晶界腐蚀等机制，作为单相存在的非晶合金也没有第二相引起的电偶腐蚀。非晶合金在腐蚀过程中也更易于形成均匀稳定的钝化层。例如镁基非晶合金中的Mg-Zn-Ca非晶合金体系经过在模拟人体体液(SBF)中的腐蚀实验证明其抗腐蚀性能良好。进一步的生物实验中发现该体系在机体中降解时会产生氢气使得肌肉组织产生空腔从而导致伤口难以愈合。经过进一步研究证明当Zn元素在合金系中的原子比大于28％时，将不再释放氢气。但大部分非晶镁合金由于在人体内耐腐蚀达不到要求，当前非晶镁合金的临床应用所面临的问题也主要是体现这两个方面，一方面医学方面对非晶的临床应用性能没有系统的评价标准及体系，二是材料学方面，非晶镁合金条带在植入体内后出现降解过快的问题，从而导致条带失效。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种三元 Mg-Zn-Ce非晶合金及其制备方法，该非晶相比传统的非晶材料，具有较高的耐腐蚀能力，降低了它的降解率，实现慢速的均匀腐蚀效果。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种三元Mg-Zn-Ce非晶合金，包括：

高纯镁、高纯锌以及高纯铈，其按Mg_70-XZn₃₀Ce_X的比例配置合金材料，其中X为偶数，且高纯镁颗粒为直径4*4mm,高纯锌颗粒为直径3*3mm，高纯铈颗粒为直径2*5mm。

优选的，所述高纯镁、高纯锌以及高纯铈按照Mg₆₈Zn₃₀Ce₂的比例配置合金材料，镁的质量分数为42.4％，铈的质量分数为7.2％，锌的质量分数为50.4％。

优选的，所述Mg₆₈Zn₃₀Ce₂合金的Tg在125℃-130℃，Tx在140℃-145℃，ΔTx在10-15℃，弹性模量56.46Gpa,显微硬度2.52Gpa。

优选的，所述高纯镁、高纯锌以及高纯铈按照Mg₆₆Zn₃₀Ce4的比例配置合金材料，镁的质量分数为38.9％，铈的质量分数为13.6％，锌的质量分数为 47.5％。