Zr基生物医用合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108203778A(43)申请公布日2018.06.26(21)申请号201810035948.9(22)申请日2018.01.15(71)申请人中南大学地址410006湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人刘立斌薛人豪章立钢(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人李小静(51)Int.Cl.C22C16/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称Zr基生物医用合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种Zr基生物医用合金及其制备方法，Zr基生物医用合金的重量百分比组成为：铌10.5～19％，钛0％～30％，余量为锆和不可避免的杂质元素。制备方法包括以下步骤：(1)按照配比称取原料，送入真空熔炼炉的反应容器中进行混合，在惰性气体的保护下进行多次真空熔炼，得到熔融反应液；(2)对反应容器的底部持续通冷水，使熔融反应液快速冷却，至温度降至室温后，得到Zr基生物医用合金。本发明的Zr基生物医用合金具有低模量，低磁化率和优异的力学性能等优点，不仅解决了植入体金属可能会造成的应力屏蔽问题，并且有利于减小金属基生物植入材料的磁化率，减小对MRI(核磁共振检测)伪影的影响。CN108203778ACN108203778A权利要求书1/1页1.一种Zr基生物医用合金，其特征在于，所述Zr基生物医用合金的重量百分比组成为：铌10.5～19％，钛0％～30％，余量为锆和不可避免的杂质元素。2.一种Zr基生物医用合金，其特征在于，所述Zr基生物医用合金的重量百分比组成为：铌14～18％，钛0％～16％，余量为锆和不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1或2所述的Zr基生物医用合金，其特征在于，所述Zr基生物医用合金的弹性模量为10～25GPa，压缩屈服极限为400～800MPa。4.一种如权利要求1～3任一项所述的Zr基生物医用合金的制备方法，包括以下步骤：(1)按照配比称取原料，送入真空熔炼炉的反应容器中进行混合，在惰性气体的保护下进行多次真空熔炼，得到熔融反应液；(2)对反应容器的底部持续通冷水，使熔融反应液快速冷却，至温度降至室温后，得到Zr基生物医用合金。5.根据权利要求4所述的Zr基生物医用合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，真空熔炼的温度为3000℃±200℃，每次熔炼时间为70～90秒，熔炼次数为5～7次。6.根据权利要求5所述的Zr基生物医用合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，每次熔炼过程中，反复洗气3次。7.根据权利要求5或6所述的Zr基生物医用合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，真空熔炼的真空度控制为2×10-3Pa～4×10-3Pa。8.根据权利要求7所述的Zr基生物医用合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述惰性气体为氩气。2CN108203778A说明书1/6页Zr基生物医用合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及一种Zr基生物医用合金及其制备方法。背景技术[0002]生物医用材料是用于临床诊断、治疗、修复或替换人体组织或器官或增进其功能的功能材料。生物医用材料和人体的器官以及医疗方面的器械有着关联,目前世界各地的众多学者在对其进行深入的研究,生物医用材料己经成为材料研究领域不可或缺的一部分。生物医用材料的一般性要求：(1)必须符合有关标准的规定，应具备无毒、无热原反应、不致畸、不致癌、不引起过敏反应、不干扰机体的免疫机制、具有良好的血液相容性和组织相容性等。(2)良好的生物稳定性。对于长期植入体内的生物医用材料，材料的结构性能必须稳定。(3)良好的机械性能。良好的机械性能是生物材料的关键因素之一，也是阻碍生物材料发展的重要因素之一。机械性能一般包括材料的强度、弹性、耐疲劳性、耐磨性、尺寸、成型加工性能等。[0003]目前Ti及Ti合金在生物医用领域得到了广泛的应用，特别是对于β-Ti合金的研究与应用尤为突出。虽然β-Ti合金具有更低的弹性模量，但绝大部分仍高于人体骨骼(10-30GPa)的模量范围，容易造成应力屏蔽效应，不利于骨骼愈合。此外，随着医学检测技术的不断发展，特别是核磁共振技术的快速发展，对植入体材料提出了更高的性能要求，虽然Ti是顺磁性材料，磁性相对较低，但仍有许多报道提到钛合金植入体会影响核磁共振图像的质量，形成伪影区域。因此设计出一种力学性能与人体自然骨骼更加匹配，具有良好的生物相容性，以及低的磁化率的生物医用材料显得更加重要。[0004]Zr元素与Ti元素在元素周期表内属于同一族，两者有许多类似的性质，从Zr-Ti二元相图中可以看出，在任何温度下，Zr和Ti都