CN105238976A - 一种医用镁基合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医用镁基合金材料及其制备方法，所述的医用镁基合金材料按照重量百分比为Ca为0.4wt%-1.0wt%、Ni为0.5wt%-1.2wt%、Cr为0.3wt%-1.5wt%、Sr为0.1wt%-0.6wt%、Zr为0.3wt%-0.7wt%、Rb为0.2wt%-0.6wt%、Cs为0.3wt%-0.7wt%、Tc为0.2wt%-0.5wt%、Mo为0.8wt%-1.2wt%、Fe为2.5wt%-3.3wt%、余量为Mg。制备方法包括机械混合、真空高温熔炼、升温熔炼冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。制备得到的医用镁基合金材料具有拉伸强度高、硬度高的特性，可在医学领域中得到较好的应用。
Description
技术领域
本发明属于医用合金材料领域，涉及一种镁合金材料及其制备方法，特别是涉及一种医用镁基合金材料及其制备方法。
背景技术
镁元素是新陈代谢和骨组织中的基本元素，是人体内合成卵磷脂酶的激活剂。在成人体内，镁含量约为20-30g，其中70%以上以磷酸盐形式参与骨骼与牙齿的组成，其余分布在软组织和体液中，成人一般镁的口需求量为200-300mg。由十人体很容易通过新陈代谢把镁离子排出体外，所以没对人体几乎没有毒害作用。镁是一种轻质金属，具有密排六方晶体结构，与人体骨具有相近的密度和弹性模量等优点。镁及镁合金的密度、弹性模量、屈服强度及断裂韧性更接近人体骨。其它金属材料与人骨的弹性模量相差过大。提高医用镁基合金材料的拉伸强度和硬度，会有效的解决其强度较低的问题。
发明内容
要解决的技术问题：随着镁基合金材料在医学领域的应用越来越多，本发明的目的是公开一种医用镁基合金材料及其制备方法，提高镁基合金材料的拉伸强度和硬度。
技术方案：为了解决上述问题，本发明公开了一种医用镁基合金材料，所述的医用镁基合金材料包括下述重量的材料：
Ca0.4wt%-1.0wt%、
Ni0.5wt%-1.2wt%、
Cr0.3wt%-1.5wt%、
Sr0.1wt%-0.6wt%、
Zr0.3wt%-0.7wt%、
Rb0.2wt%-0.6wt%、
Cs0.3wt%-0.7wt%、
Tc0.2wt%-0.5wt%、
Mo0.8wt%-1.2wt%、
Fe2.5wt%-3.3wt%、
余量为Mg。
优选的，所述的一种医用镁基合金材料，包括下述重量的材料：
Ca0.6wt%-0.9wt%、
Ni0.7wt%-1.0wt%、
Cr0.6wt%-1.2wt%、
Sr0.2wt%-0.4wt%、
Zr0.4wt%-0.6wt%、
Rb0.3wt%-0.5wt%、
Cs0.4wt%-0.6wt%、
Tc0.3wt%-0.4wt%、
Mo0.9wt%-1.1wt%、
Fe2.8wt%-3.1wt%、
余量为Mg。
一种医用镁基合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按照重量百分比取Ca为0.4wt%-1.0wt%、Ni为0.5wt%-1.2wt%、Cr为0.3wt%-1.5wt%、
Sr为0.1wt%-0.6wt%、Zr为0.3wt%-0.7wt%、Rb为0.2wt%-0.6wt%、Cs为0.3wt%-0.7wt%、Tc为0.2wt%-0.5wt%、Mo为0.8wt%-1.2wt%、Fe为2.5wt%-3.3wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照60-90℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为730-790℃，保持温度不变熔炼60-150min；
步骤3：再按照50-70℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1140-1190℃，保持温度不变熔炼2-4h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
优选的，所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，所述的步骤2中升温速率为70℃/min。
优选的，所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，所述的步骤2中将真空熔炼炉内温度升高为760℃，保持温度不变熔炼120min。
优选的，所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，所述的步骤3中升温速率为60℃/min。
优选的，所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，所述的步骤3中将真空熔炼炉内温度升高为1170℃，保持温度不变熔炼3h。
有益效果：本发明的医用镁基合金材料的拉伸强度为350MPa以上，其维氏硬度为270以上，由于其出色的拉伸强度和硬度，可用于医学领域中，改善镁基合金材料的机械强度，本发明的镁基合金材料的组成中，添加的Zr、Rb、Cs、Tc等金属元素，对改进镁基合金材料的强度有较好的功能。
具体实施方式
实施例1
步骤1：按照重量百分比取Ca为1.0wt%、Ni为0.5wt%、Cr为0.3wt%、Sr为0.6wt%、Zr为0.7wt%、Rb为0.6wt%、Cs为0.3wt%、Tc为0.2wt%、Mo为1.2wt%、Fe为3.3wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照90℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为790℃，保持温度不变熔炼60min；
步骤3：再按照50℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1140℃，保持温度不变熔炼4h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
实施例1的医用镁基合金材料的拉伸强度为356MPa，维氏硬度为272。
实施例2
步骤1：按照重量百分比取Ca为0.4wt%、Ni为1.2wt%、Cr为1.5wt%、Sr为0.1wt%、Zr为0.3wt%、Rb为0.2wt%、Cs为0.7wt%、Tc为0.5wt%、Mo为0.8wt%、Fe为2.5wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照60℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为730℃，保持温度不变熔炼150min；
步骤3：再按照70℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1190℃，保持温度不变熔炼2h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
实施例2的医用镁基合金材料的拉伸强度为352MPa，维氏硬度为276。
实施例3
步骤1：按照重量百分比取Ca为0.6wt%、Ni为0.7wt%、Cr为0.6wt%、Sr为0.4wt%、Zr为0.4wt%、Rb为0.5wt%、Cs为0.4wt%、Tc为0.4wt%、Mo为1.1wt%、Fe为3.1wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照90℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为790℃，保持温度不变熔炼60min；
步骤3：再按照50℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1140℃，保持温度不变熔炼4h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
实施例3的医用镁基合金材料的拉伸强度为359MPa，维氏硬度为280。
实施例4
步骤1：按照重量百分比取Ca为0.9wt%、Ni为1.0wt%、Cr为1.2wt%、Sr为0.2wt%、Zr为0.6wt%、Rb为0.3wt%、Cs为0.6wt%、Tc为0.3wt%、Mo为0.9wt%、Fe为2.8wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照60℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为730℃，保持温度不变熔炼150min；
步骤3：再按照70℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1190℃，保持温度不变熔炼2h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
实施例4的医用镁基合金材料的拉伸强度为361MPa，维氏硬度为279。
实施例5
步骤1：按照重量百分比取Ca为0.8wt%、Ni为0.8wt%、Cr为0.9wt%、Sr为0.3wt%、Zr为0.5wt%、Rb为0.4wt%、Cs为0.5wt%、Tc为0.3wt%、Mo为1.0wt%、Fe为3.0wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照70℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为760℃，保持温度不变熔炼120min；
步骤3：再按照60℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1170℃，保持温度不变熔炼3h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
实施例5的医用镁基合金材料的拉伸强度为374MPa，维氏硬度为286。
对比例1
步骤1：按照重量百分比取Ca为1.0wt%、Ni为0.5wt%、Cr为0.3wt%、Sr为0.6wt%、Cs为0.3wt%、Tc为0.2wt%、Mo为1.2wt%、Fe为3.3wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照90℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为790℃，保持温度不变熔炼60min；
步骤3：再按照50℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1140℃，保持温度不变熔炼4h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
对比例1的医用镁基合金材料的拉伸强度为330MPa，维氏硬度为253。
对比例2
步骤1：按照重量百分比取Ca为1.0wt%、Ni为0.5wt%、Cr为0.3wt%、Sr为0.6wt%、Zr为0.7wt%、Rb为0.6wt%、Mo为1.2wt%、Fe为3.3wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照90℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为790℃，保持温度不变熔炼60min；
步骤3：再按照50℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1140℃，保持温度不变熔炼4h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
对比例2的医用镁基合金材料的拉伸强度为332MPa，维氏硬度为256。
Claims (7)
1.一种医用镁基合金材料，其特征在于，所述的医用镁基合金材料为下述重量的材料：
Ca0.4wt%-1.0wt%、
Ni0.5wt%-1.2wt%、
Cr0.3wt%-1.5wt%、
Sr0.1wt%-0.6wt%、
Zr0.3wt%-0.7wt%、
Rb0.2wt%-0.6wt%、
Cs0.3wt%-0.7wt%、
Tc0.2wt%-0.5wt%、
Mo0.8wt%-1.2wt%、
Fe2.5wt%-3.3wt%、
余量为Mg。
2.根据权利要求1所述的一种医用镁基合金材料，其特征在于，所述的医用镁基合金材料为下述重量的材料：
Ca0.6wt%-0.9wt%、
Ni0.7wt%-1.0wt%、
Cr0.6wt%-1.2wt%、
Sr0.2wt%-0.4wt%、
Zr0.4wt%-0.6wt%、
Rb0.3wt%-0.5wt%、
Cs0.4wt%-0.6wt%、
Tc0.3wt%-0.4wt%、
Mo0.9wt%-1.1wt%、
Fe2.8wt%-3.1wt%、
余量为Mg。
3.一种医用镁基合金材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤1：按照重量百分比取Ca为0.4wt%-1.0wt%、Ni为0.5wt%-1.2wt%、Cr为0.3wt%-1.5wt%、
Sr为0.1wt%-0.6wt%、Zr为0.3wt%-0.7wt%、Rb为0.2wt%-0.6wt%、Cs为0.3wt%-0.7wt%、Tc为0.2wt%-0.5wt%、Mo为0.8wt%-1.2wt%、Fe为2.5wt%-3.3wt%、余量为Mg，进行机械混合，混合至均匀；
步骤2：将步骤1的合金材料在真空熔炼炉内进行真空高温熔炼，按照60-90℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为730-790℃，保持温度不变熔炼60-150min；
步骤3：再按照50-70℃/min的升温速率将真空熔炼炉内温度升高为1140-1190℃，保持温度不变熔炼2-4h；
步骤4：将真空熔炼炉内温度冷却至常温，制备为医用镁基合金材料。
4.根据权利要求1所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中升温速率为70℃/min。
5.根据权利要求1所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中将真空熔炼炉内温度升高为760℃，保持温度不变熔炼120min。
6.根据权利要求1所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中升温速率为60℃/min。
7.根据权利要求1所述的一种医用镁基合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中将真空熔炼炉内温度升高为1170℃，保持温度不变熔炼3h。
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