CN108372203B - 一种生物医用可降解Zn-Li合金的轧制方法 - Google Patents
一种生物医用可降解Zn-Li合金的轧制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108372203B CN108372203B CN201810155347.1A CN201810155347A CN108372203B CN 108372203 B CN108372203 B CN 108372203B CN 201810155347 A CN201810155347 A CN 201810155347A CN 108372203 B CN108372203 B CN 108372203B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- temperature
- rolling
- passage
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 238000003801 milling Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000012567 medical material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 abstract 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 abstract 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 208000020925 Bipolar disease Diseases 0.000 description 1
- 206010008190 Cerebrovascular accident Diseases 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 1
- 208000034189 Sclerosis Diseases 0.000 description 1
- 206010039966 Senile dementia Diseases 0.000 description 1
- 208000006011 Stroke Diseases 0.000 description 1
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000000585 muscular atrophy Diseases 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/74—Temperature control, e.g. by cooling or heating the rolls or the product
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B2003/008—Zinc or its alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
一种生物医用可降解Zn‑Li合金的轧制方法，属于生物可降解医用材料和金属轧制技术领域。该方法中合金铸锭均匀化处理为：以2～6℃/min的速度升温至200～280℃，保温1～2小时；再以0.5～1℃/min的速度升温至300～380℃，保温1～2小时；随炉冷却。合金预热后，先进行热轧，开轧温度300～380℃，每道次压下量为25％～40％，共4道次，第二道次后回炉保温10‑20分钟，第四道次后，于水中淬火；再进行温轧，开轧温度60～250℃，压下量为50％～70％，轧制1道次，于水中淬火。本发明通过较为简易的轧制工艺获得了强度高、塑性好的生物可降解的Zn‑Li合金，避免了一般塑性加工方法所导致的型材塑性差的问题，满足了多种人体植入器件的材料使用要求。且该方法成本低廉，易于工厂大规模生产，因此其在医用材料领域具有极高的推广价值和广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物可降解医用材料和金属轧制技术领域，具体为一种增强生物医用可降解Zn-Li合金力学性能的热处理和轧制方法。
背景技术
现阶段，临床应用的人体医用植入材料主要为316L不锈钢、Ti6Al4V等金属材料以及可降解高分子材料。但上述金属材料在人体内不可降解，术后需二次取出，加重了病患的精神和经济负担。而可降解高分子材料力学性能不佳，使用范围有限。因此，可降解金属材料的研究逐步成为近几年医用材料的研究热点，其中，Fe及其合金在人体环境中降解过慢而镁及其合金降解又过快，所以可降解Zn金属凭借其在人体环境中适宜的降解速率(Zn的标准电极电位(-0.763V)处于Mg(-2.372V)与Fe(-0.447V)之间)成为生物医用可降解材料新的研究重心。其次，Zn参与人体细胞发育生长、基因表达、免疫系统和神经系统等大量生理反应过程。因此，Zn及Zn合金作为生物可降解材料引起了广大研究者的极大兴趣。Li元素的药物可治疗狂躁症、中风、老年痴呆症、帕金森氏病和肌萎缩硬化症等疾病。研究表明，Li在Zn中有一定的固溶度，所以其合金可进行一系列加工处理来提高其各方面性能，从而有望达到支架的使用要求。
发明内容
本发明旨在提供一种生物医用Zn-Li合金的轧制方法。通过本发明提供的简易有效的热处理和轧制方法的加工，获得了晶粒细小均匀的显微组织，避免了一般塑性加工方法由于加工硬化所导致的塑性下降的问题，获得了强度塑性均优良的Zn-Li合金，满足人体植入支架的力学使用性能。
一种生物医用Zn-Li合金的轧制方法，其特征在于，轧制方法包括以下步骤：
1)、合金铸锭均匀化处理：将Zn-xLi合金铸锭置于箱式加热烧结炉KSL-1400X中，分
两个阶段进行均匀化处理；
2)、合金预热：将铸锭在300～380℃保温1～1.5小时；
3)、热轧：热轧共4道次，第二道次后回炉保温10～20分钟，第四道次后，于水中淬火；
4)、温轧：将热轧并淬火后的样品，置于60～250℃的加热炉中保温15～30分钟，轧制1
道次，于水中淬火。
进一步地，所述合金的成分为0.1～1.0(wt％)Li，余量为Zn。
进一步地，步骤1)所述合金铸锭尺寸为厚20～23mm。
进一步地，步骤1)所述合金铸锭均匀化处理过程的两个阶段升温速度不同，并在每阶段保温1～2小时，即先以2～6℃/min的速度升温至200～280℃，保温1～2小时；再以0.5～1℃/min的速度升温至300～380℃，保温1～2小时后随炉冷却。
进一步地，步骤3)所述热轧:开轧温度300～380℃，轧辊速度为0.3～0.7m/s，每道次压下量为25％～40％，轧板原始厚度为20～23mm；热轧第二道次后回炉保温温度300～380℃。
进一步地，步骤4)所述温轧:开轧温度60～250℃，轧辊速度为0.3～0.7m/s，压下量为50％～70％。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的生物医用Zn-Li合金在人体内具有适宜的可降解性，可使病患免于二次手术；且Zn生物相容性良好，为人体微量元素，可广泛应用于人体内植入材料的制备；
(2)本发明的生物医用Zn-Li合金轧制工艺简单，成本较低，可满足大规模工业生产，且力学性能达到人体植入支架的使用要求，在医疗领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明Zn-Li合金均匀化处理工艺流程图。
图2是本发明Zn-Li合金轧制工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
均匀化处理：将Zn-0.1(wt％)Li合金铸锭置于箱式加热烧结炉KSL-1400X中，以2℃/min的速度升温至200℃，保温1小时；再以0.5℃/min的速度升温至300℃，保温1小时；随炉冷却。
预热：将铸锭在300℃保温1小时。
热轧：开轧温度300℃，轧辊速度为0.3m/s；第一道次，将厚21mm的合金样品轧制至厚18mm；第二道次，将合金样品轧制至13mm；回炉保温15分钟；第三道次，将合金样品轧制至10mm；第四道次，将合金样品轧制至6mm；于水中淬火；
温轧：将热轧并淬火的样品置于70℃的加热炉内，保温20分钟；开轧温度为70℃，轧辊速度为0.3m/s，将合金样品1道次轧制至厚3mm；于水中淬火。
实施例2
均匀化处理：将Zn-0.5(wt％)Li合金铸锭置于箱式加热烧结炉KSL-1400X中，以4℃/min的速度升温至260℃，保温2小时；再以0.7℃/min的速度升温至330℃，保温2小时；随炉冷却。
预热：将铸锭在330℃保温1.5小时。
热轧：开轧温度330℃，轧辊速度为0.5m/s；第一道次，将厚18mm的合金样品轧制至厚14mm；第二道次，将合金样品轧制至10mm；回炉保温15分钟；第三道次，将合金样品轧制至7mm；第四道次，将合金样品轧制至4mm；于水中淬火。
温轧：将热轧并淬火的样品置于200℃的加热炉内保温30分钟；开轧温度为200℃，轧辊速度为0.5m/s，将合金样品1道次轧制至厚2mm；于水中淬火。
合金性能分析
将上述实施例轧制加工的合金进行拉伸试验测试力学性能，表1为铸锭和实施例1-2分别对应的力学性能数据。从表中数据分析可得出，采用本发明提供的轧制方法可满足生物医用支架材料的力学性能，延伸率大于15％，屈服强度大于200MPa，抗拉强度大于300MPa。
表1力学性能数据
Claims (3)
1.一种生物医用Zn-Li合金的轧制方法，其特征在于，轧制方法包括以下步骤：
1)、合金铸锭均匀化处理：将Zn-xLi合金铸锭置于箱式加热烧结炉KSL-1400X中，分两个阶段进行均匀化处理；
2)、合金预热：将铸锭在300～380℃保温1～1.5小时；
3)、热轧：热轧共4道次，第二道次后回炉保温10～20分钟，第四道次后，于水中淬火；
4)、温轧：将热轧并淬火后的样品，置于60～250℃的加热炉中保温15～30分钟，轧制1道次，于水中淬火；
所述合金的成分为0.1～1.0(wt％)Li，余量为Zn；
步骤1)所述合金铸锭尺寸为厚20～23mm；
步骤1)所述合金铸锭均匀化处理过程的两个阶段升温速度不同，并在每阶段保温1～2小时，即先以2～6℃/min的速度升温至200～280℃，保温1～2小时；再以0.5～1℃/min的速度升温至300～380℃，保温1～2小时后随炉冷却；
所述轧制方法制备的样品满足生物医用支架材料的力学性能，延伸率大于15％，屈服强度大于200MPa，抗拉强度大于300MPa。
2.如权利要求1所述的Zn-Li合金的轧制方法，其特征在于，步骤3)所述热轧:开轧温度300～380℃，轧辊速度为0.3～0.7m/s，每道次压下量为25％～40％，轧板原始厚度为20～23mm；热轧第二道次后回炉保温温度300～380℃。
3.如权利要求1所述的Zn-Li合金的轧制方法，其特征在于，步骤4)所述温轧:开轧温度60～250℃，轧辊速度为0.3～0.7m/s，压下量为50％～70％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810155347.1A CN108372203B (zh) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 一种生物医用可降解Zn-Li合金的轧制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810155347.1A CN108372203B (zh) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 一种生物医用可降解Zn-Li合金的轧制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108372203A CN108372203A (zh) | 2018-08-07 |
| CN108372203B true CN108372203B (zh) | 2019-09-03 |
Family
ID=63017839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810155347.1A Active CN108372203B (zh) | 2018-02-23 | 2018-02-23 | 一种生物医用可降解Zn-Li合金的轧制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108372203B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114344572A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-15 | 北京科技大学 | 一种Zn-xLi合金表面MOF涂层的制备方法与应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11181558A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 低圧陽圧缶胴体用アルミニウム合金板の製造方法 |
| CN104233127A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 北京有色金属研究总院 | 一种用于大规格7系超硬铝合金实际生产中的均匀化工艺 |
| JP5702628B2 (ja) * | 2011-03-01 | 2015-04-15 | 株式会社神戸製鋼所 | Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ合金圧延材 |
| CN105296917A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-03 | 东北大学 | 一种由低硅钢制备高硅钢的方法 |
| CN107177754A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-09-19 | 北京科技大学 | 一种高塑性和可生物降解Zn‑Mn系锌合金及其制备方法 |
-
2018
- 2018-02-23 CN CN201810155347.1A patent/CN108372203B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11181558A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 低圧陽圧缶胴体用アルミニウム合金板の製造方法 |
| JP5702628B2 (ja) * | 2011-03-01 | 2015-04-15 | 株式会社神戸製鋼所 | Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ合金圧延材 |
| CN104233127A (zh) * | 2013-06-20 | 2014-12-24 | 北京有色金属研究总院 | 一种用于大规格7系超硬铝合金实际生产中的均匀化工艺 |
| CN105296917A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-02-03 | 东北大学 | 一种由低硅钢制备高硅钢的方法 |
| CN107177754A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-09-19 | 北京科技大学 | 一种高塑性和可生物降解Zn‑Mn系锌合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108372203A (zh) | 2018-08-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wątroba et al. | Design of novel Zn-Ag-Zr alloy with enhanced strength as a potential biodegradable implant material | |
| CN105349858B (zh) | 可降解的骨固定用镁合金植入材料及制备方法 | |
| CN109680195B (zh) | 一种Mg-RE系镁合金及其制备方法与应用 | |
| Ge et al. | The processing of ultrafine-grained Mg tubes for biodegradable stents | |
| CN104328312B (zh) | 一种医用生物可降解锌合金及其制备方法 | |
| CN108754232B (zh) | 一种高强高塑可生物降解Zn-Mn-Li系锌合金及其用途 | |
| CN104328318B (zh) | 一种高耐蚀性生物可降解镁合金的制备方法 | |
| CN110317973B (zh) | 一种生物可降解LiZn4-Zn复相材料及其制备方法 | |
| CN109602960B (zh) | 一种具备超塑性的医用锌合金棒材制备方法 | |
| CN105951015B (zh) | 一种Ti6Al7Nb钛合金细晶丝材的制备方法 | |
| CN107190191B (zh) | 一种生物医用镁合金及其制备方法 | |
| JP7531189B2 (ja) | 生体医療用マグネシウム合金ワイヤの製造方法 | |
| AU2020102744A4 (en) | High-performance biodegradable Zn-Cu-Li-X alloy and preparation and application method thereof | |
| CN108372203B (zh) | 一种生物医用可降解Zn-Li合金的轧制方法 | |
| CN112281027B (zh) | 一种可降解生物医用Zn-Cu-Ag-Zr系锌合金及其制备方法 | |
| CN108165782B (zh) | 一种医用锌基合金带材及其制备方法 | |
| CN115029584B (zh) | 一种生物可降解医用锌合金及其制备方法和应用 | |
| CN110923486B (zh) | 一种可降解镁合金的热处理工艺 | |
| CN111172426B (zh) | 一种高塑性可降解LiZn4-X金属间化合物及其制备方法 | |
| CN113088652B (zh) | 一种弥散强化、高稳定性医用高氮无镍奥氏体不锈钢的制备方法 | |
| JP2004269994A (ja) | 生体適合性Ｃｏ基合金及びその製造方法 | |
| CN110042327A (zh) | 一种降解速率大范围可控的生物镁合金 | |
| CN117737548A (zh) | 一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法 | |
| CN109252117B (zh) | 一种可降解骨植入镁合金及其制备方法 | |
| KR20150098544A (ko) | 나노구조 생분해성 임플란트 소재 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220118 Address after: 102629 room 409-172, 4th floor, building 1, No. 38 Yongda Road, Daxing biomedical industry base, Zhongguancun Science Park, Daxing District, Beijing (cluster registration) Patentee after: Beijing shangning Kezhi Medical Instrument Co.,Ltd. Address before: 100083 No. 30, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Patentee before: University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |