一种可降解、强韧性的复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于合金材料技术领域，公开了一种可降解、强韧性的复合材料及其制备方法。该复合材料包括锌合金层、中间合金层和镁合金层；中间合金层由镁锌合金构成；锌合金层不含Mg；镁合金层不含Zn；锌合金层由锌合金构成，锌合金还包括Y和/或Nd；镁合金层由镁合金构成，镁合金还包括Y和/或Nd；镁锌合金，按质量百分比计，Mg占比50

【技术实现步骤摘要】
一种可降解、强韧性的复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金材料
，特别涉及一种可降解、强韧性的复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]可降解镁合金具有较好的生物相容性，在医用植入器械领域有很好的应用，但存在以下问题：1.镁合金在人体中降解速率过快，当镁合金在体内起支撑或连接作用时，由于镁合金降解速率太快，则不利于一些疾病的恢复；2.为了克服第一个问题，通常需要将镁合金与其它合金材料一起制成复合材料来降低其降解速率，然而这又使复合材料的力学性能不足。例如复合材料的弹性模量过高(＞50GPa)，导致出现“应力遮挡效应”，影响了骨组织的愈合；3.将镁合金与其他合金材料一起制成复合材料的过程中，通常容易出现不同合金材料之间连接性能差的问题。上述情况都阻碍了可降解镁合金在临床上的应用。
[0003]现有技术中关于植入人体的医用镁合金或复合材料，往往无法同时满足降解速率较低和力学性能良好的要求，且制得的复合材料中不同合金材料之间的连接性能较差，因此希望提供一种复合材料能够同时满足降解速率较低和力学性能较好的特点，且复合材料中不同合金材料之间的连接性能较好，有助于该复合材料在医疗领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种可降解、强韧性的复合材料及其制备方法，所述复合材料能够同时满足降解速率较低和力学性能良好的特点，特别是复合材料中不同合金材料之间的连接性能良好，有助于该复合材料在医疗领域的应用。
[0005]因此，本专利技术的第一方面是提供一种可降解、强韧性的复合材料。
[0006]具体的，本专利技术提供一种可降解、强韧性的复合材料，包括锌合金层、中间合金层和镁合金层；所述中间合金层由镁锌合金构成；所述锌合金层不含Mg；所述镁合金层不含Zn。
[0007]优选的，所述复合材料，按体积百分比计，所述锌合金层占比10-40％；进一步优选的，所述复合材料，按体积百分比计，所述锌合金层占比8.5-39.5％。
[0008]优选的，所述复合材料，按体积百分比计，所述镁合金层占比60-90％；进一步优选的，所述复合材料，按体积百分比计，所述镁合金层占比58.5-89.5％。
[0009]优选的，所述复合材料，按体积百分比计，所述中间合金层占比1-3％。
[0010]优选的，所述镁锌合金，按质量百分比计，Mg占比50-80％，Zn占比20-50％。
[0011]优选的，所述镁锌合金为粉末形态，即为镁锌合金粉末。
[0012]优选的，所述锌合金层由锌合金构成，所述锌合金还包括Y和/或Nd。
[0013]优选的，所述镁合金层由镁合金构成，所述镁合金还包括Y和/或Nd。
[0014]锌合金和镁合金中包括Y和/或Nd有利于降低复合材料的降解速率。
[0015]优选的，所述锌合金和镁合金在包括Y和/或Nd的基础上，可进一步包括Mn、Ca、Sn中的至少一种。
[0016]优选的，所述锌合金，按质量百分比计，包括以下组分：
[0017]Y
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0.1-6.0％
[0018]和/或Nd
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0.1-5.0％。
[0019]进一步优选的，所述锌合金，按质量百分比计，包括以下组分：
[0020][0021]优选的，所述镁合金，按质量百分比计，包括以下组分：
[0022]Y
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0.1-6.0％
[0023]和/或Nd
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0.1-5.0％。
[0024]进一步优选的，所述镁合金，按质量百分比计，包括以下组分：
[0025][0026][0027]上述锌合金的制备方法，包括以下步骤：
[0028](1)按配比称取Y和/或Nd、Zn(余量)，然后真空熔炼，得到预制锌合金熔液；
[0029](2)将步骤(1)所得预制锌合金熔液升温并保温后，降温静置；
[0030](3)将步骤(2)处理后的锌合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到锌合金。
[0031]优选的，步骤(1)中，所述Y、Nd、Zn都是质量分数大于99.99％的金属。
[0032]优选的，步骤(1)中，真空熔炼过程中还加入Mn、Ca、Sn中的至少一种；进一步的，所述Mn、Ca、Sn都是质量分数大于99.99％的金属。
[0033]优选的，步骤(1)中，所述真空熔炼的温度为620-680℃。
[0034]优选的，步骤(1)中，还包括在真空熔炼过程中，通入惰性气体进行搅拌，所述搅拌的时间为40-80min；进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
[0035]优选的，步骤(2)中，所述升温的温度为700-750℃，保温的时间为40-80min。
[0036]升温后保温的作用是为了保证Y、Nd、Mn、Ca、Sn和Zn元素能够在合金熔液中达到充分高温合金化反应。
[0037]优选的，步骤(2)中，所述降温的温度为650-700℃，静置的时间为60-90min。
[0038]降温后静置的作用是为了让合金熔液中的杂质沉淀，净化合金熔体，以及减少成
分偏析，以便最终获得较高品质的锌合金铸锭。
[0039]优选的，步骤(2)中，还包括在将所述预制锌合金熔液升温前，向所述预制锌合金熔液表面通入惰性气体进行保护。
[0040]优选的，步骤(3)中，所述模具为不锈钢模具。
[0041]进一步优选的，所述锌合金熔液浇注到模具内，冷却定型的过程中，采用惰性气体进行保护，并控制不锈钢模具的温度为200-300℃。
[0042]更进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
[0043]优选的，步骤(3)中得到的锌合金是一种锌合金铸锭。
[0044]上述镁合金的制备方法，包括以下步骤：
[0045](1)按配比称取Y和/或Nd、Mg(余量)，然后真空熔炼，得到预制镁合金熔液；
[0046](2)将步骤(1)所得预制镁合金熔液升温并保温后，降温静置；
[0047](3)将步骤(2)处理后的镁合金熔液浇注到模具内，冷却定型后得到镁合金。
[0048]优选的，步骤(1)中，所述Y、Nd、Mg都是质量分数大于99.99％的金属。
[0049]优选的，步骤(1)中，真空熔炼过程中还加入Mn、Ca、Sn中的至少一种；进一步的，所述Mn、Ca、Sn都是质量分数大于99.99％的金属。
[0050]优选的，步骤(1)中，所述真空熔炼的温度为700-740℃。
[0051]优选的，步骤(1)中，还包括在真空熔炼过程中，通入惰性气体进行搅拌，所述搅拌的时间为40-80min；进一步优选的，所述惰性气体为氩气。
[0052]优选的，步骤(2)中，所述升温的温度为740-780℃，保温的时间为40-80min。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解、强韧性的复合材料，其特征在于，包括锌合金层、中间合金层和镁合金层；所述中间合金层由镁锌合金构成；所述锌合金层不含Mg；所述镁合金层不含Zn。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，按体积百分比计，所述锌合金层占比10-40％；所述镁合金层占比60-90％；所述中间合金层占比1-3％。3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述镁锌合金，按质量百分比计，Mg占比50-80％，Zn占比20-50％。4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述锌合金层由锌合金构成，所述锌合金还包括Y和/或Nd；所述镁合金层由镁合金构成，所述镁合金还包括Y和/或Nd。5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述锌合金或镁合金还包括Mn、Ca、Sn中的至少一种。6.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述锌合金，按质量百分比计，包括以下组分：Y
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0.1-6.0％和/或Nd
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0.1-5.0％。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国睿，吴锋，
申请(专利权)人：珠海中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：