[发明专利]一种生物可降解锌铌合金及其制备方法

权利要求书

1.一种生物可降解锌铌合金，其特征在于：所述锌铌合金中Nb的质量分数为3%，即Zn-3Nb合金，所述Zn颗粒和Nb颗粒的平均颗粒直径均为20μm；抗压屈服强度为81.5MPa，抗压强度为131.7MPa，弹性模量为12.1GPa ；

所述锌铌合金作为骨植入的生物可降解金属材料；

制备方法如下：

步骤一、制作圆筒型烧结模具

用石墨材料制备圆筒型模具，石墨模具内腔表面粗糙度为Ra0.06~0.12μm；

步骤二、金属粉末称重配比

按照预设的质量比分别称取锌颗粒和铌颗粒，并将两种金属颗粒装入球磨罐中；按照8:1的球料比称取球磨料加入球磨罐中，球磨料的材质为玛瑙，直径为3mm；密闭球磨罐；

步骤三、机械合金化

将装有金属混合颗粒与球磨料的球磨罐置于高能球磨机中进行球磨，高能球磨机参数设置如下：转速1600r/min，球磨时间4h，每运行15min暂停15min；

步骤四、将混合粉末装填入石墨模具

分离球磨罐中金属粉末与研磨球；于下石墨垫柱顶部放置石墨纸，置于石墨模具通孔底部；将混合粉末从通孔上部装填入通孔腔内；平整孔腔内粉末，将石墨纸覆盖于混合粉末上；将上石墨压块从模具通孔上部放入通孔腔内；

步骤五、冷压

将上石墨压柱、下石墨垫柱与模具整体置于液压机操作台上进行冷压，施加压力为100MPa，施压时间为1h；冷压后得到混合粉末胚料；

步骤六、真空热压烧结

锌铌混合粉末的制备在真空热压烧结炉中进行，在真空环境下、热电偶加热、外循环水冷、液压机施压条件下进行：

（1）打开真空热压烧结炉，将装有混合粉末的石墨模具放置于上石墨顶杆和下石墨顶杆之间，密封石英管，固定；

（2）开启真空泵，关闭进气口，抽出石英管腔中的空气至压强≤ 1×10^-3MPa；

（3）打开外循环水冷机，对上下法兰进行循环水冷；

（4）打开液压机与真空热压烧结炉加热控制器，并按如下参数设置加压压力、加热温度以及各阶段时长：

第一阶段：启动液压机，加载时间3min，加载压力至100MPa，并在整个烧结过程及冷却过程中持续保压；

第二阶段：启动真空热压烧结炉热电偶，加热至380℃，加热速率10℃/min；

第三阶段：在380℃保温90min；

第四阶段：保温结束后，关闭烧结炉加热控制器，使炉内温度自然降温至室温；

（5）依次关闭真空挡板阀、真空泵以及外循环水冷装置，卸载压力并关闭液压机；

（6）打开进气口，使石英管内恢复正常气压，取出石墨模具，取出锌铌合金胚件，经打磨处理，得到生物可降解ZnNb合金。