[發明專利]一種具有LPSO和/或SFs結構的鎂合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201711390966.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108070763B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 章曉波;聶豫晉;戴建偉;吳瓊;巴志新;王章忠
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: C22C23/06
• 分類號: C22C23/06;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種具有LPSO和/或SFs結構的鎂合金，其特征在于，包括以下重量百分比組分：Gd：2.5～7.0%，Cu：0.5～3.0%，Zr：0.2～1.2%，余量為Mg；所述Gd和Cu的重量百分含量和不超過9%；其形態包括鑄態和固溶態；所述固溶態合金含有體積分數大于8%的LPSO和/或SFs結構。本發明通過調控LPSO以及SFs結構的分布與體積分數，有效控制鎂合金腐蝕速率并且達到均勻腐蝕的效果。其制備方法簡單易實現，效果顯著，可以廣泛的應用到工業和生物醫用方面。

技術領域

本發明涉及一種鎂合金材料及其制備方法，具體涉及一種具有LPSO和/或SFs結構的鎂合金及其制備方法。

背景技術

鎂及鎂合金具有較高的比強度和比剛度，較低的密度，較好的鑄造成型性能，良好的阻尼減振性能，優異的切削加工性能和電磁屏蔽性能以及可回收等優點。此外，鎂還是包括海洋在內地球表層最為豐富的金屬元素，價格低廉。

目前，含銅（Cu）元素鎂合金正逐漸成為工業應用和生物應用方面的熱點。在Mg-Cu-Zn系列合金（CN 101805864 A，CN 102051511 A）中，Cu能夠起到提高Mg-Zn合金的共晶溫度、促進相轉變、時效硬化以及固溶強化等作用，從而使合金具有較高的室溫力學性能。而在Mg-Zr-Cu-Mn合金（CN 1888108 A）中，固溶度較小的Cu能夠有效地減少位錯弱釘扎點的數量，提高了合金的阻尼性能。中國專利（CN 101397623 A）公布了含銅耐熱稀土鎂合金及其制備方法，由于Cu元素的時效強化、第二相強化以及固溶強化作用，鑄態Mg-Cu-RE合金表現出高強度、高韌性和高抗蠕變性能。相關專利文獻（CN 103774070 A，CN 102978497 A，CN 103602865 A）也公布了兼具高強度與高韌性的Mg-Al-Zn-Cu系列鑄態合金。中國發明專利公開號：CN 103390440 A，公開了一種抗蠕變鎂合金電纜，適量Cu元素的添加使得鎂合金的導電性能進一步提高。Cu是人體內必需的微量元素之一，具有調節人體代謝、促進免疫系統和神經的發育、以及強烈的廣譜抗菌性。中科院金屬研究所的楊柯團隊、上海交通大學的戴尅戎團隊以及鄭州大學的關紹康團隊等發現在鎂合金中添加Cu元素可以實現長效抗菌、促進成骨以及刺激血管生成等功能，能夠在臨床醫用領域發揮巨大的作用。

然而，目前關于含Cu鎂合金的報道表明：Cu含量為1.5 wt%的鎂合金（CN101058860 A）在5 wt%的NaCl溶液中的腐蝕速率接近50 mm/year，Mg-0.25Cu二元合金（Biomaterials. 2016, 106: 250-263）在37 ℃的Hank's溶液中的腐蝕速率超過50 mm/year，Mg-0.57Cu二元合金（Scientific Reports. 2016, 6: 27374）在37 ℃的Hank's溶液中的腐蝕速率超過87 mm/year。并且以上文獻資料均表明鎂合金的腐蝕速率與Cu含量成正比，即Cu的含量越高，合金的腐蝕速率越快。

盡管含Cu鎂合金的應用前景廣泛，但是大部分研究均著重于改善該系列合金的強度、韌性、耐熱性能以及抗菌功能性等，并沒有探索出提高其耐蝕性能的有效措施。而腐蝕速率過快和不均勻腐蝕模式一直是限制鎂合金廣泛應用的瓶頸。因此，當前急需研發腐蝕速率慢、且均勻腐蝕的含Cu耐蝕鎂合金。