[发明专利]一种高塑性可降解LiZn4

说明书

一种高塑性可降解LiZn₄‑X金属间化合物及其制备方法。所述X元素为Cu，Mg，Ca，Sr，Mn，Fe，Ag，Co，Cr，Ti，Sn，Si，Se或Ge中的一种或多种，余量为β‑LiZn₄相。通过真空熔炼制备，热处理、塑性变形工艺以及低温时效一系列加工工艺对金属间化合物进行改性。合金经高温热处理后由多晶和晶内Zn+β‑LiZn₄片层组织多级结构构成。本发明金属间化合物组织均匀，所获得金属间化合物的室温拉伸屈服强度为200～500MPa，抗拉强度为450～800MPa、延伸率为18～40％；室温压缩屈服强度为500～800MPa，抗压强度为1000～2000MPa、延伸率为15～45％。在模拟体液中降解均匀，降解速率0.008～0.5mm/y；所含元素为生物安全元素，对L929成骨纤维细胞和MG63细胞毒性低于2级，满足多种人体植入器件材料的使用要求。该LiZn₄‑X金属间化合物性能优异、降解均匀且具有良好的生物相容性。

技术领域

本发明涉及生物可降解医用材料的设计与制备方法，具体为一种高塑性可降解LiZn₄-X金属间化合物及其制备方法。

技术背景

现今，心血管疾病的发病率随着人们生活水平的提高逐年升高，并成为世界范围内非传染病类疾病中头号杀手。世界卫生组织统计数据显示，2008年死于心血管疾病的患者约为170万，预计2030年死亡人数将升至250万。其次，伴随着世界范围老龄化趋势进一步扩大，以骨组织退行性疾病和运动损伤为主的骨科疾病也日渐增多。在早期临床应用中，治疗上述疾病常用的血管支架、骨钉骨板等植入材料以不锈钢、镍钛和钴铬合金等生物惰性材料为主，但上述材料长期植入后会在人体内长期滞留，血管支架在手术痊愈后出现如血栓、新生动脉粥样硬化或再狭窄等问题，而骨科植入物需二次手术取出，进一步延长了恢复周期，加重了病患经济和心理负担。针对上述问题，Fe基材料、Mg基材料、Zn基材料以及高分子材料等可降解材料成为新的研究热点。总而言之，现有的临床应用的可降解材料分为两类：可降解金属和高分子材料。本发明首次提出未来可在临床应用的第三类材料：可降解金属间化合物。

发明内容

现有金属间化合物不可降解且塑性极差，以不可降解的ZrO、Al₂O₃、MgO、 SiC、TiAl和TiO₂为代表的金属间化合物的室温塑性一般不超过5％，难以满足人体植入物所需塑性(延伸率15～18％)。本发明旨在设计一种全新的，塑性极高的可降解LiZn₄基金属间化合物，其室温塑性和可加工性明显高于一般金属间化合物，可用于人体植入并满足人体组织修复所需力学支撑。

以解决上述目标的本发明要旨如下：

一种高塑性可降解LiZn₄-X金属间化合物，其特征在于所述合金中各组分的质量百分比为：所属X元素为Cu，Mg，Ca，Sr，Mn，Fe，Ag，Co，Cr，Ti， Sn，Si，Se或Ge中的一种或多种的混合，其中Cu为0.01～11.7wt％，Mg为 0.01～9.9wt％，Ca为0.01～5.8wt％，Sr为0.01～9.5wt％，Mn为0.01～8.5wt％，Fe 为0.01～6.1wt％，Ag为0.01～10.5wt％，Co为0.01～6.4wt％，Cr为0.01～4.4wt％， Ti为0.01～4.8wt％，Sn为0.01～5wt％，Si为0.01～5wt％，Se为0.01～5wt％，Ge 为0.01～5wt％，余量为β-LiZn₄相，β-LiZn₄中Li元素含量为0.91～1.6wt％。