[发明专利]亚微米晶超塑性锌合金、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种亚微米晶超塑性锌合金，其制备方法及应用。所述亚微米晶超塑性锌合金包含：0wt％＜Mn≤5wt％，95wt％≤Zn＜100wt％；并且所述亚微米晶超塑性锌合金的晶粒尺寸为亚微米级。所述亚微米晶超塑性锌合金的制备方法包括：将纯锌与纯锰混合熔炼，获得铸态锌锰合金；将所获铸态锌锰合金进行多道次热挤压，使所述铸态锌锰合金的累计变形量≥90％，从而获得亚微米晶超塑性锌合金。相较于现有技术，本发明的亚微米晶超塑性锌合金，塑性及韧性优异，延伸率可达150～450％，且制备方法简单，便于操作，并可通过进一步拉拔处理制备出亚微米晶超塑性锌合金丝材，拓展锌合金的应用范围。

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，具体的涉及亚微米晶超塑性锌合金、其制备方法及应用。

背景技术

金属锌是一种反磁性、具有密排六方结构的金属，锌和锌合金在建筑、家用电器和汽车等行业中有着广泛的应用，近几年来，锌合金更是成为新一代潜在的生物医用可降解金属。不过，锌的晶体结构决定了纯锌的滑移系较少，塑性较差。虽然通过添加合金元素可以提高其强度和塑性，但如果作为医用可降解金属，就需要排除铝、铜等对人体有害的常规合金元素。锰元素作为一种常见的合金元素，既可以提高锌合金的强度、塑性和耐腐蚀性，又是一种生物友好型元素。锰元素作为合金元素制备的锌锰合金在应用于工业的同时，亦可作为生物医用可降解金属的选项。

现有的锌锰合金主要以锌锰二元为主，辅以微量其他元素，铸态锌锰合金通过轧制、热处理等加工方法改善其性能，但其晶粒尺寸相对较大，合金的综合性能不能达到最优。锌锰合金有着广泛的应用前景，通过晶粒细化改善其性能，可进一步拓展其应用范围。当晶粒细化至亚微米尺寸，材料的各项性能尤其是塑性会发生显著改善。亚微米晶超塑性锌合金的制备对于锌合金在工业领域扩大应用范围有重大的意义，在部分应用中，是铝合金、镁合金和铜合金的有力竞争者。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种亚微米晶超塑性锌合金、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种亚微米晶超塑性锌合金，所述亚微米晶超塑性锌合金包含0wt％＜Mn≤5wt％和95wt％≤Zn＜100wt％；并且所述亚微米晶超塑性锌合金的晶粒尺寸为亚微米级。

本发明实施例还提供了一种亚微米晶超塑性锌合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纯锌与纯锰混合后熔炼，获得铸态锌锰合金；

(2)将步骤(1)所获铸态锌锰合金进行多道次热挤压，使所述铸态锌锰合金的累计变形量≥90％，从而获得亚微米晶超塑性锌合金。

本发明实施例还提供了一种亚微米晶超塑性锌合金丝材的制备方法，包括以下步骤：

(1)将纯锌与纯锰混合熔炼，获得铸态锌锰合金；

(2)将步骤(1)所获铸态锌锰合金进行多道次热挤压，使所述铸态锌锰合金的累计变形量大于等于95％，从而获得亚微米晶超塑性锌合金棒材；

(3)对步骤(2)所获亚微米晶超塑性锌合金棒材进行拉拔，获得亚微米晶超塑性锌合金丝材。

本发明实施例还提供了所述亚微米晶超塑性锌合金或亚微米晶超塑性锌合金丝材在制备医用金属支架材料中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)本发明实施例提供的亚微米晶超塑性锌合金，具有亚微米晶结构，其含有合金元素锰(Mn)，锰的含量在大于0wt％且小于或等于5wt％的范围内，在锌合金体系中起到促进细化晶粒的作用，能够改善锌合金的塑性，可表现出室温超塑性；