一种Mg-Zn-Sc-Mn镁合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于镁合金材料技术领域，一种新型Mg

【技术实现步骤摘要】
一种Mg
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Zn
‑
Sc
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Mn镁合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及镁合金材料
，具体涉及一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国人口老龄化形势日益严峻，骨科患病率持续增长，骨组织已成为仅次于血液的第二大移植组织。与传统金属植入材料(钛合金、不锈钢等)相比，镁合金具有更优异的生物相容性和可降解性能，已成为最具潜力的新一代可降解骨科植入材料。但强韧性、降解可控性和生物相容性难以平衡是制约其临床应用的主要瓶颈问题。
[0003]Zn在镁合金中的固溶度为6.2％，通过固溶或时效析出强化能够大幅度提高Mg的力学性能。同时Zn的加入可提高Mg的腐蚀电位，具有稳定Mg腐蚀产物膜的作用，能够提高Mg的抗腐蚀能力。Sc在Mg中固溶度较大，且在稀土元素中原子半径与Mg最为接近，在Mg
‑
Zn基合金中加入Sc元素，可以获得高强度、高耐腐蚀性，同时其可以净化熔体、阻燃、细化晶粒、降低Mg
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Zn合金在浇注以及挤压时的热裂倾向，最终获得综合性能良好的镁合金。Mn作为Mg
‑
Zn基镁合金中常见的合金元素，其可以明显细晶粒、调控再结晶组织，改善合金的强度和韧性。
[0004]Zn、Mn等元素作为合金材料具有良好的生物相容性和骨诱导特性，能够很好地降低降解速率，并且参与各种生理活动，安全性良好，是比较满意的合金材料。在众多稀土元素里面，几乎所有稀土元素在体内降解时都会通过巨噬细胞吞噬并富集在肝脏等部位，无法代谢出体外，稀土Sc元素是为数不多能通过体液排出体外，具有优异的生物安全性的元素之一。
[0005]在申请号为CN202210643515.8的专利文件中公开了一种提升生物可降解Mg
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Zn
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Sc
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Zr合金综合性能的方法；所述生物可降解Mg
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Zn
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Sc
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Zr合金由以下质量百分比的组分组成：Zn：1.5％～2.5％、Sc：小于等于1.0％、Zr：0.1％～0.25％，其余为镁和不可避免杂质。
[0006]上述生物可降解Mg
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Zn
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Sc
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Zr合金除添加Zn、Zr等常用的元素外，还添加了少量的Sc元素，在具有良好的生物相容性外，还大大提高力学性能；但是，此生物可降解Mg
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Zn
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Sc
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Zr合金的耐蚀性仍然不高，且Zr不可降解。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中所存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料，以解决现有技术中，合金的耐蚀性仍然不高且存在不可降解的成分这一问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料，按照质量百分比计算包括以下各组分：Zn：2.00
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6.00％；Sc：0.01
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2.00％；Mn：0.01
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1.00％，其余为镁和不可避免的杂质。
[0009]本专利技术还采用了如下的技术方案：一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]熔炼铸锭：称量好各个原料组分，在惰性保护气氛下将Mg在720
‑
740℃温度下熔炼，熔化后加入其余预热好的各原料组分，完全熔化后经除渣、浇注以及冷却；
[0011]挤压：将冷却成型后的镁合金铸锭在挤压比为10:1
‑
100:1，挤压温度为300
‑
400℃条件下挤压成型。
[0012]进一步，所述挤压步骤之前，将冷却成型后的镁合金铸锭先在350
‑
420℃温度下进行固溶处理。
[0013]进一步，所述熔炼铸锭步骤中，在各原料组分完全熔化经过搅拌再将上浮的残渣去除。
[0014]进一步，所述熔炼铸锭步骤中，在浇注之前静置15
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20min。
[0015]进一步，所述熔炼铸锭步骤中，冷却具体是采用水冷。
[0016]进一步，所述惰性保护气氛为CO2与SF6的混合气体，混合气体中CO2与SF6的体积比为99
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98:1。
[0017]进一步，所述原料组分中的Mg纯度为99.99％以上，Zn纯度在99.99％以上，Sc是以8％
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10％的Mg
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Sc中间合金的形式添加，Mn是以2％
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3％的Mg
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Mn中间合金的形式添加，且Mg
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Sc中间合金与Mg
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Mn中间合金的纯度均在99.9％以上。
[0018]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
[0019]1、本Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料通过添加Zn，与Mg形成Mg2Zn析出相，从而有效的强化合金；添加Sc净化熔体、阻燃、细化晶粒、降低Mg
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Zn合金在浇注以及挤压时的热裂倾向以及提高镁合金耐腐蚀性；添加Mn进一步调控再结晶组织，细化晶粒。
[0020]2、本Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料降解性能优异，且力学性能可控，可以应用于生物医用领域。
[0021]3、本Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料的制备方法制备的Mg
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Zn
‑
Sc
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Mn镁合金材料在室温下抗拉强度达到310MPa以上，屈服强度达到200MPa以上，延伸率达到20％左右。
具体实施方式
[0022]下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：
[0023]实施例1
[0024]Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金的制备，具体制备过程为：
[0025]1)以纯度为99.995％的Mg锭、纯度为99.995％的Zn颗粒、纯度为99.93％的Mg
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Sc中间合金以及纯度为99.95％的Mg
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Mn中间合金为原料，其中，Mg
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Sc中间合金中Sc的质量百分比为10％，Mg
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Mn中间合金中Mn的质量百分比为3％；按照成分以质量百分比称量Zn4％、Sc0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料，其特征在于，按照质量百分比计算包括以下各组分：Zn：2.00
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6.00％；Sc：0.01
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2.00％；Mn：0.01
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1.00％，其余为镁和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：熔炼铸锭：称量好各个原料组分，在惰性保护气氛下将Mg在720
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740℃温度下熔炼，熔化后加入其余预热好的各原料组分，完全熔化后经除渣、浇注以及冷却；挤压：将冷却成型后的镁合金铸锭在挤压比为10:1
‑
100:1，挤压温度为300
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400℃条件下挤压成型。3.根据权利要求2所述的一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料的制备方法，其特征在于：所述挤压步骤之前，将冷却成型后的镁合金铸锭先在350
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420℃温度下进行固溶处理。4.根据权利要求2所述的一种Mg
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Zn
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Sc
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Mn镁合金材料的制备方法，其特征在于：所述熔炼铸锭步骤中，在各原料组分完全熔化经过搅拌再将上浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘加，吴雄，王森巍，肖辉，罗滔，童骏，欧阳思慧，陈先华，乔丽英，王勇，汤爱涛，潘复生，童永湘，
申请(专利权)人：浙江镁格尼亚新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：