[发明专利]一种超细晶生物可降解镁合金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种超细晶生物可降解镁合金材料，按重量百分比计化学成分为Al 8.5‑9.5％，Mn 0.17‑5.5％、Zn 0.45‑3％、Si 0.01‑0.04％、Cu 0.001‑0.025％、Sc+La+Ce：0.01‑0.08％、Ag 0.1％～2％、Sr 0.05％～3％，余量为Mg和不可避免的杂质元素；另外，确保Ag/Zn的重量比小于1。这样一来，使得镁合金材料在铸锭的进程中不容易形成第二相，具有较好的固溶强化作用，最终使其具有均一、稳定的微观组织结构，提高其延展性。再者，该镁合金材料还具有优良的抑菌效果，可有效地抑制植入物周围的细菌性炎症的发生。另外，本发明还公开了一种有关上述超细晶生物可降解镁合金材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及金属材料制造技术领域，尤其是一种超细晶生物可降解镁合金材料及其制备方法。

背景技术

目前临床应用的骨科植入材料主要是不锈钢和钛合金材料。但是不锈钢和钛合金都是生物惰性材料，在体内不可降解，并容易产生可溶性离子，易引起生物毒性、局部过敏或炎症；骨愈合后需要二次手术将植入材料取出，增加了患者的痛苦、心理和经济负担。另外，不锈钢和钛合金的弹性模量远远高于人骨的弹性模量，对局部骨组织产生很大的“应力遮挡”效应，可能导致自然骨功能退化甚至萎缩的可能。镁合金具有良好的力学相容性，比重小，其密度约1.738g/cm3，与人骨密度(约1.75g/cm3)非常接近。是目前所有金属材料中生物力学性能与人体骨最接近的金属材料。目前，镁合金作为生物可降解医用材料，受到了国内外材料、医学等科研工作者的关注，并由最初的商用镁合金为研究对象到现在致力于开发新型生物医用镁合金。然而，由于镁的降解速率过快、局部降解不均匀、骨诱导能力不良等问题，目前镁合金尚不能满足临床要求。因此，亟待技术人员解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降解速率较低、降解均匀性好且具有诱导骨细胞生长功能的超细晶生物可降解镁合金材料。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种制备上述超细晶生物可降解镁合金材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种超细晶生物可降解镁合金材料，按重量百分比计化学成分为Al 8.5-9.5％，Mn 0.17-5.5％、Zn 0.45-3％、Si 0.01-0.04％、Cu0.001-0.025％、Sc+La+Ce：0.01-0.08％、Ag 0.1％～2％、Sr 0.05％～3％，余量为Mg和不可避免的杂质元素；另外，确保Ag/Zn的重量比小于1。

作为上述技术方案的进一步改进，上述超细晶生物可降解镁合金材料按重量百分比计化学成分为Al 9-9.2％，Mn 4-5％、Zn 1-2％、Si 0.02-0.03％、Cu 0.02-0.025％、Sc+La+Ce：0.06-0.08％、Ag 1％～1.5％、Sr 0.1％～0.15％，余量为Mg和不可避免的杂质元素。

作为上述技术方案的进一步改进，镁合金的屈服强度为150-270MPa，抗拉强度为200-300MPa，延伸率为15-23％。

本发明还公开了一种有关上述镁合金材料的制备方法，包括如下步骤：1)熔融合金元素得到镁合金铸锭阶段；2)对镁合金铸锭进行均质化处理；3)随后进行固溶处理，即将镁合金铸锭加热到150℃，且预热时间不得小于10min，随后加热至350-450℃，至少保温1h；4)采用累积叠轧工艺对镁合金铸锭进行处理，至少两块镁合金相互叠合，且施加挤压力，使其产生延展变形。

作为上述镁合金材料制备方法的进一步优化，镁合金铸锭的挤压变形量不小于50％，且应变速率控制在0.001-0.01S^-1。

作为上述镁合金材料制备方法的进一步优化，原料Mg的纯净度不得小于99.99％；原料Ag的纯净度不得小于99.99％；原料Zn的纯净度不得小于99.99％；原料Sr的纯净度不得小于99.99％。