[发明专利]一种超细晶生物可降解锌合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种超细晶生物可降解锌合金及其制备方法和应用，涉及合金材料技术领域。本发明提供的超细晶生物可降解锌合金的制备方法，包括以下步骤：将锌加热至熔化，得到锌液；在所述锌液中加入铝或镁，进行熔炼，得到合金液；将所述合金液进行浇注，得到铸态坯料；将所述铸态坯料进行均匀化热处理，得到板材；将所述板材进行热轧，得到超细晶生物可降解锌合金。本发明通过合金化和热轧使锌合金的晶粒细化至微米级，进而优化锌合金的组织结构，利用细晶强化机制使合金的力学强韧性大大提高。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种超细晶生物可降解锌合金及其制备方法和应用。

背景技术

生物可降解材料是当前生物材料领域的热点，与传统永久型生物材料相比，生物可降解材料可以作为骨质固定物或心血管支架使用，在完成治疗和修复组织与器官后，能够在体内逐渐降解，最终被人体吸收或排出体外。当前生物可降解材料主要有高分子聚合物、铁基合金、镁基合金、锌基合金。高分子聚合物由于力学性能较差(强度不足100MPa，延伸率低于5％)使得其应用受到限制；铁合金完全降解的时长达五年以上，并且降解产物会引发炎症；镁基合金在体内120天就能完全降解，且存在析氢现象；新型锌基合金降解速率适中，且具有良好的生物相容性，在临床上拥有潜在的应用价值。此外锌还具有一些冶金和机械加工优点，例如熔点相对较低，熔炼所需能耗少，可回收循环使用，加工尺寸容限性好等。

锌作为一种变革性的生物可降解金属，为医用植入物带来了新的发展方向，但锌也存在一些缺点，如含有粗大的柱状晶或树枝晶，其密排六方晶体结构使得滑移系少，室温下以基面滑移为主，易形成纤维织构或板织构，力学强韧性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超细晶生物可降解锌合金及其制备方法和应用，本发明制备的超细晶生物可降解锌合金具有较高的力学强韧性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种超细晶生物可降解锌合金的制备方法，包括以下步骤：

将锌加热至熔化，得到锌液；

在所述锌液中加入铝或镁，进行熔炼，得到合金液；

将所述合金液进行浇注，得到铸态坯料；

将所述铸态坯料进行均匀化热处理，得到板材；

将所述板材进行热轧，得到超细晶生物可降解锌合金。

优选地，当在所述锌液中加入铝时，所述合金液中铝的含量为0.5～1.5wt％；当在所述锌液中加入镁时，所述合金液中镁的含量为0.02～1.0wt％。

优选地，所述熔炼在静置条件下进行；所述熔炼的温度为550～660℃；所述熔炼的时间为10～20min。

优选地，所述均匀化热处理的温度为250～300℃；保温时间为2～3h。

优选地，所述均匀化热处理后，将所得合金空冷至室温，切割后，得到板材。

优选地，所述热轧的温度为190～210℃；所述热轧的总变形量为20～60％。

优选地，所述热轧为多道次轧制，单道次轧制的压下量为0.3～0.6mm。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的超细晶生物可降解锌合金，晶粒尺寸范围为8.16～17.09μm。

优选地，所述超细晶生物可降解锌合金的室温拉伸强度为209～212.55MPa，延伸率为17.85～22.7％。

本发明提供了上述技术方案所述超细晶生物可降解锌合金在承力支架中的应用。