一种低弹性模量β-Zr型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CN105349839A(43)申请公布日2016.02.24(21)申请号201510772544.4(22)申请日2015.11.12(71)申请人福建工程学院地址350118福建省福州市大学新区学院路3号(72)发明人花能斌(74)专利代理机构北京市商泰律师事务所11255代理人王晓彬(51)Int.Cl.C22C16/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书9页(54)发明名称一种低弹性模量β-Zr型生物医用合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种低弹性模量β-Zr型生物医用合金及其制备方法，该生物医用合金的化学成分为：ZraAlbFecMd，其中a、b、c、d为摩尔百分数，其中70≤a≤75，5≤b≤10，5≤c≤15，9≤d≤15,且a+b+c+d＝100；M为金属元素Ti、Nb、Ta、Hf中的至少一种。本发明能有效降低弹性模量与骨骼不匹配所造成的应力遮挡效应；具有较高的屈服强度，可以调整锆合金的弹性模量、压缩强度和塑性变形量等性能；且仅需要采用真空电弧炉熔炼后直接在水冷铜坩埚中冷却，即可得到组织均匀的β型锆合金铸锭，制备工艺简单，应用前景好。CN105349839ACN105349839A权利要求书1/1页1.一种低弹性模量β-Zr型生物医用合金，其特征在于，该生物医用合金的化学成分为：ZraAlbFecMd，其中a、b、c、d为摩尔百分数，其中70≤a≤75，5≤b≤10，5≤c≤15，9≤d≤15,且a+b+c+d＝100；M为金属元素Ti、Nb、Ta、Hf中的至少一种。2.如权利要求1所述的低弹性模量β-Zr型生物医用合金，其特征在于，所述生物医用合金的化学成分为Zr75Al5Fe10Nb10。3.如权利要求1所述的低弹性模量β-Zr型生物医用合金，其特征在于，所述生物医用合金的化学成分为Zr70Al5Fe10Ta15。4.如权利要求1所述的低弹性模量β-Zr型生物医用合金，其特征在于，所述生物医用合金的化学成分为Zr75Al5Fe10Ta5Hf5。5.一种低弹性模量β-Zr型生物医用合金的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)按照ZraAlbFecMd合金成分称取Zr、Al、Fe、M各元素，混合均匀后得到熔炼原料；其中a、b、c、d为摩尔百分数，70≤a≤75，5≤b≤10，5≤c≤15，9≤d≤15,且a+b+c+d＝100；M为金属元素Ti、Nb、Ta、Hf的中的至少一种；步骤2)将熔炼原料放入加热装置中，调节加热器内的真空度至2×10-3Pa-5×10-3Pa，在氩气保护下进行熔炼，熔炼温度2000～2800℃；反复熔炼，熔炼次数≥4，得到ZraAlbFecMd合金铸锭；步骤3)在氩气保护下，对合金铸锭进行快速冷却，冷却至室温后取出，即得到组织均匀的β-Zr型生物医用合金。6.如权利要求5所述的低弹性模量β-Zr型生物医用合金的制作方法，其特征在于，所述步骤1)中，加热装置为真空电弧炉或高频感应加热器。7.如权利要求5所述的低弹性模量β-Zr型生物医用合金的制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，合金铸锭由液态到固态的冷却时间为10～30秒。8.如权利要求5所述的低弹性模量β-Zr型生物医用合金的制作方法，其特征在于，所述步骤3)中，将合金铸锭放入水冷铜坩埚中，利用水冷铜坩埚底部流动的水对合金铸锭进行快速冷却。9.如权利要求5所述的低弹性模量β-Zr型生物医用合金的制作方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤3)中，氩气的纯度≥99.999％。2CN105349839A说明书1/9页一种低弹性模量β-Zr型生物医用合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于材料领域，具体地，本发明涉及一种低弹性模量β-Zr型生物医用合金及其制备方法。背景技术[0002]生物医用金属材料，用于整形外科、牙科等领域，可半永久性或永久性地植入体内，具有治疗、修复、替代人体组织和器官的功能，是生物医用材料的重要组成部分。在需承受较高荷载的骨、牙部位，如：骨折内固定板、螺钉、人工关节和牙根种植体等，医用金属材料仍为首选的植入材料。随着人口老龄化现象的严重化，由于人体骨骼衰老导致的骨骼疾病日益增多；同时，机械性损伤及运动损伤等也呈增长趋势，这就使得人们对生物医用金属材料的需求大大增加。[0003]目前已用于临床的医用金属材料主要有医用纯钛、Ti-6Al-4V合金、316L型医用不锈钢和Co-Cr-Mo合金等。这些金属材料都具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。但是，当它们作为骨科植入材料应用时，由于其弹性模量远高于人体骨骼(Ti-6Al-4V合金：105-110GPa，316L型医用不锈钢：200～210GPa，Co-