【技术实现步骤摘要】
高强高塑生物医用Zr
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Ta系合金及方法
[0001]本专利技术涉及锆合金
,具体地说是一种高强度、高塑性、低磁化率生物医用Zr
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Ta系合金及其制备方法。
技术介绍
[0002]锆合金广泛应用于医疗、核领域,且对其机械性能要求逐渐提高。需要良好的相容性、耐腐蚀性、较低的弹性模量、高强度、高延伸率以及低磁化率。核磁共振技术推动了医疗的发展,但由于金属植入物的影响,会在成像时产生伪影。研究表明伪影的大小与植入物材料的磁化率有着密切的关联,伪影体积随磁化率的降低而减少。锆因其低磁化率性能,能大幅降低磁共振成像时,金属植入物在磁场中的磁化现象,降低图像伪影的影响,从而有利于医生对病情的判断。
[0003]目前医学领域常用的金属植入物主要包括钛及其合金、不锈钢、钴铬等。其中钛及其合金具有良好的生物相容性以及良好机械性能得到广泛的使用,但这些材料对人体也有一定的影响,其弹性模量远高于人体骨骼的弹性模量,弹性模量失配会导致植入物失效甚至对人体健康造成严重损害。锆及其锆合金具有优异的生物相容性,较低的磁化率和弹性模量,以及良好的机械性能。基于上述情况,锆合金被认为在某些特殊应用中比钛合金具有更高的潜力。
[0004]金属植入物形状复杂,同时形状因人而异,没有规律性,传统的制备方式都为减材制造,材料利用率低,且浇铸模具中很难制备出与人体所需植入物完全贴合的形状,3D打印技术 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.高强高塑生物医用Zr
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Ta系合金,其特征在于,添加铌、钛、钽三种高生物相容性元素,所述锆基合金的成分按原子百分比计算:铌10%~12%,钛8%~12%,钽1~5%,余量为Zr;所述合金的抗拉强度830~870MPa,延伸率8%~10%,拉伸弹性模量55~62GPa,磁化率1.68~1.75
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‑6cm3g
‑1;所述合金的拉伸弹性模量接近人骨杨氏模量,远低于钛及其合金的杨氏模量,所述合金的磁化率远低于钛及其合金的磁化率。2.如权利要求1所述的高强高塑生物医用Zr
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Ta系合金,其特征在于,通过选区激光熔化技术应用于制备生物医用产品,所述生物医用产品包括人工关节、义齿、假肢。3.权利要求1或2所述的高强高塑生物医用Zr
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Ta系合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)原料称重:根据合金名义成分,选取海绵锆、海绵钛、铌块、钽丝作为原料,依据原子百分比进行称重配料;(2)原料混合:将称重好的锆、铌、钛、钽利用搅拌混合的方法混合均匀;(3)合金熔炼:采用水冷铜坩埚非自耗真空电弧炉对合金进行熔炼,为了保证高熔点铌、钽元素在熔炼过程中能顺利熔化,首次熔炼时将高熔点材料置于坩埚内壁区域,原料放入坩埚后进行抽真空处理,并通入氩气保护,熔炼结束后,采用坩埚底部通循环冷却水的方式进行冷却,得到Zr
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Ta系合金;(4)雾化制粉:采用旋转电极感应气雾化设备对铸锭进行雾化,雾化时将熔炼铸锭固定于气雾化设备中的夹具内,然后进行抽真空处理,通入氩气保护,雾化过程中,加热锆合金棒到锆合金棒底部熔化形成液滴,使用高压氩气将液滴击碎,液滴快速冷却凝固,形成Zr
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【专利技术属性】
技术研发人员:杜宇雷,赵天策,蔡建宁,王茂松,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:
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