[發(fā)明專利]一種低彈性模量鋯合金及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110918284.2
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113604704A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉日平;姬朋飛;李波;陳博涵;逯昊燃;石鶴洋;馬明臻;張新宇
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: C22C16/00
• 分類號: C22C16/00;C22C1/02;C22F1/18;C22F1/02;A61L27/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王苗苗

本發(fā)明屬于合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低彈性模量鋯合金及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的低彈性模量鋯合金，以質(zhì)量百分含量計，包括以下元素：Nb0.5～15％、Sn0.5～5％、Hf0.1～4.5％和余量的Zr。在本發(fā)明中，Nb具有固溶強(qiáng)化的作用，能夠顯著提高鋯合金的強(qiáng)度，能夠控制鋯合金中β相的含量，從而降低鋯合金的彈性模量；本發(fā)明通過嚴(yán)格控制各元素的含量，利用合金化，使Nb與Zr形成固溶體，實現(xiàn)固溶強(qiáng)化；Sn和Hf屬于中性元素，在α相和β相中固溶強(qiáng)化作用明顯，通過各元素協(xié)同配合，共同在保證鋯合金強(qiáng)度的基礎(chǔ)上降低鋯合金的彈性模量。而且，本申請中Nb含量低，有利于降低鋯合金的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低彈性模量鋯合金及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋯具有優(yōu)異的生物相容性，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域。但是，目前生物醫(yī)用領(lǐng)域的鋯合金依然存在著諸多問題，如強(qiáng)度較低、彈性模量高的問題。例如，鋯合金體系中Zr-Nb系是典型的合金體系，現(xiàn)有技術(shù)中Zr-Nb系合金的屈服強(qiáng)度通常只有400MPa左右，強(qiáng)度低，同時鋯合金的彈性模量又較高。低彈性模量的鋯合金又往往存在成本高的問題，例如中國專利申請CN110408815A公開了一種低彈性模量、生物醫(yī)用低彈性模量度的調(diào)幅分解型Zr-Nb-Ti合金材料及其制備方法，但該合金中鈮含量為15～45％，原材料成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種低彈性模量鋯合金及其制備方法，本發(fā)明提供的低彈性模量鋯合金具有彈性模量低、強(qiáng)度高、塑性優(yōu)異且成本低的特點。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種低彈性模量鋯合金，以質(zhì)量百分含量計，包括以下元素：

Nb 0.5～15％、Sn 0.5～5％、Hf 0.1～4.5％和余量的Zr。

優(yōu)選的，所述低彈性模量鋯合金的組織包括板條α相和/或等軸β相。

優(yōu)選的，所述板條α相的板條寬度為1～7.2μm；所述等軸β相的晶粒尺寸為52～240μm。

優(yōu)選的，所述低彈性模量鋯合金的彈性模量為45～80GPa，屈服強(qiáng)度為350～600MPa，抗拉強(qiáng)度為600～800MPa，延伸率為12～26％。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述低彈性模量鋯合金的制備方法，包括以下步驟：

提供合金鑄錠，所述鑄錠的化學(xué)組成與低彈性模量鋯合金的化學(xué)組成一致；

將所述合金鑄錠進(jìn)行退火，得到所述低彈性模量鋯合金。

優(yōu)選的，所述合金鑄錠的制備方法包括：將合金原料依次進(jìn)行熔煉和冷卻，得到所述合金鑄錠；

所述熔煉的溫度為2300～2600℃。

優(yōu)選的，所述退火的溫度為450～600℃，保溫時間為1～2h。

優(yōu)選的，所述退火在保護(hù)氣條件下進(jìn)行。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述低彈性模量鋯合金或上述技術(shù)方案所述制備方法制備的低彈性模量鋯合金在制備承力植入材料中的應(yīng)用。