[发明专利]一种Mg-3.0Zn医用镁合金的SiC孕育处理工艺

说明书

本发明公开了一种Mg‑3.0Zn医用镁合金的SiC孕育处理工艺，属于合金处理技术领域，包括如下步骤：S1、合金的熔炼；S2、浇注。本申请确定了一种Mg‑3.0Zn系医用镁合金详细的SiC孕育处理工艺，可将合金的晶粒尺寸从原来的330um左右细化至180um左右，从而进一步改善合金的力学性能和耐腐蚀性，相比于合金化、塑性变形、热处理等方式，成本更低，且工艺相对简单，容易实施。在此种工艺下，Mg‑3Zn合金的晶粒尺寸可由330μm细化至180μm。

技术领域

本发明属于合金处理技术领域，具体涉及一种Mg-3.0Zn医用镁合金的SiC 孕育处理工艺。

背景技术

近年来医用可降解镁合金受到人们广泛关注，由于镁合金具有一定的强 度、可降解性、无毒、弹性模量与人骨相似、无需二次手术等优点，成为目前 最具应用潜力的医用金属材料。由于Zn元素价格低廉，Mg-Zn系合金表现出 优异的时效强化特性，具有易加工性和可焊接性等方面的优点，且Zn元素生 物相容性好，因此Mg-Zn系合金在医用镁合金领域具有很好的应用前景。但相 比于传统的医用钛合金材料，镁合金的强度较差，且腐蚀电位较低，极易被降 解腐蚀，复杂应力环境也会进一步加速板材的降解速率。Mg-Zn系合金结晶温度区间大，流动性差，容易产生显微疏松，并且细化晶粒困难，因此铸件力学 性能和耐蚀性能非常差，大大限制了其具体应用。

镁及镁合金力学性能和耐蚀性与其微观组织密切相关，通过合金强化、镁 基复合强化、快速凝固、大塑性变形、热处理等技术手段均可以改变镁合金第 二相成分和细化晶粒尺寸，从而提高镁合金的综合性能，但相关工艺方法成本 较高或过程复杂。如在Mg-Zn合金基础上开发出的具有良好的时效强化效果的 Mg-Zn-Zr、Mg-Zr-RE、Mg-Zn-Zr-RE等合金，都要大量使用稀土元素等贵重元 素材料，使得合金成本比较高，且合金元素的加入，会使得体系更加复杂，工 艺相对难以控制。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种Mg-3.0Zn医用镁合金的SiC 孕育处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种Mg-3.0Zn医用镁合金的SiC孕育处理工艺，包括如下步骤：

S1、合金的熔炼：

采用电阻炉和低碳钢坩埚熔化Mg-3.0Zn合金，并采用纯Ar作为保护气体 防止熔融态合金被氧化，合金熔化后保持100rpm的转速搅拌2min，并撇去熔 体上的渣滓；

S2、浇注：

将SiC颗粒在纯Ar的保护下预热至500℃，然后加入到熔融合金中，保持 100rpm的转速搅拌5min，确保SiC颗粒均匀混合，合金在700℃下保温 15min，然后将其浇注至预热到200℃的铸模中，凝固后空冷至室温。

进一步地，步骤S2进一步还包括：

S201、SiC的添加含量的确定：

在740℃下向Mg-3.0Zn熔融合金中添加含量为0.0～10.0％，颗粒尺寸为 2μm的SiC，观察合金的铸态组织晶粒形貌，确定SiC的最佳添加量；

S202、SiC的颗粒直径的确定：

在确定了最佳添加量的基础上，添加不同粒径大小的SiC，观察Mg-3.0Zn 合金的铸态组织，确定SiC的最佳颗粒粒径；

S203、SiC的添加温度的确定：

在确定了最佳添加量和最佳颗粒粒径的基础上，改变添加温度，观察合金 系统的铸态组织，确定最佳添加温度；

S204、保温时间的确定：

在确定了最佳添加量、最佳颗粒粒径、最佳添加温度的基础上，改变保温 时间，观察合金系统的铸态组织，确定最佳保温时间。