[发明专利]一种梯度Mg-Zn合金棒的制备方法

说明书

本发明公开了一种梯度Mg‑Zn合金棒的制备方法，将质量比为Mg:Zn＝95:5的Mg‑Zn混合粉末压制成的棒料；将质量比为Mg:Zn＝90:10的Mg‑Zn混合粉末压制成外径为内径为的管料；将质量比为Mg:Zn＝80:20的Mg‑Zn混合粉末压制成外径为内径为的管料；将棒料和管料组装，内层为的棒料，中间层为外径为内径为的管料，外层为外径为内径为的管料，组装后装入内径为的钢制料筒中一起烧结，然后向料筒一端施加垂直的压力，另一端用外径为的旋转压头进行旋转挤压，旋转压头和材料间的摩擦作用使接触区域的材料呈熔融状态，在垂直压力的作用下，熔融的材料从旋转压头中间的通孔中溢出并凝固，即得到梯度Mg‑Zn合金棒。

技术领域

本发明涉及一种梯度Mg-Zn合金棒的制备方法，属于材料工程技术领域。

背景技术

Mg-Zn合金可作为生物医用材料使用，在人体液环境中希望起始阶段降解的速度慢，最后阶段可适当提高其降解速度，同种成分的材料无法满足这一要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种梯度Mg-Zn合金棒的制备方法。采用本发明的方法，制备的Mg-Zn合金棒从表面到心部Zn的含量逐渐减少，降解速度可逐步提高。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种梯度Mg-Zn合金棒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将质量比分别为Mg:Zn＝95:5、Mg:Zn＝90:10和Mg:Zn＝80:20的Mg粉、Zn粉混合均匀，得到三种不同质量比的Mg-Zn混合粉末；

(2)将步骤(1)中质量比为Mg:Zn＝95:5的Mg-Zn混合粉末装入模具，在压力机上压制成的棒料；将质量比为Mg:Zn＝90:10的Mg-Zn混合粉末装入模具，在压力机上压制成外径为内径为的管料；将质量比为Mg:Zn＝80:20的Mg-Zn混合粉末装入模具，在压力机上压制成外径为内径为的管料；

(3)将经步骤(2)压制成型的棒料和管料组装，内层是外径为的棒料，中间层是外径为内径为的管料，外层是外径为内径为的管料，组装后装入内径为的钢制料筒中；

(4)将经步骤(3)料筒和管料、棒料一起放入烧结炉中烧结，烧结温度为660-750℃；

(5)经步骤(4)烧结后，向料筒一端施加垂直的压力，另一端用外径为的旋转压头进行旋转挤压，所述的旋转压头沿中轴方向设有通孔，旋转压头和材料间的摩擦作用使接触区域的材料呈熔融状态，在垂直压力的作用下，熔融的材料从旋转压头中间的通孔中溢出并凝固，即得到梯度Mg-Zn合金棒。

所述步骤(1)中，Mg粉、Zn粉的粒度均为20μm～50μm。

所述步骤(2)中的三种压制粉末的质量相等，A为10～50mm，B为14～71mm，C为17～87mm；压力机压制力为100MPa-600MPa。

所述步骤(3)中料筒的材料为1Cr18Ni9Ti，料筒的壁厚为20mm。

所述步骤(4)中烧结炉为真空烧结炉或气氛保护烧结炉。

所述步骤(5)中，通孔直径为5～30mm，旋转压头的转速为500～1000r/min，挤压速度为10～20mm/min。

本发明的技术原理具体如下：

(1)在烧结过程中，烧结温度达到420℃后Zn熔化，和Mg反应形成MgZn金属间化合物，烧结温度达到650℃后剩余的Mg熔化，部分Zn溶入Mg中形成固溶体Mg(Zn)。Zn的含量越高，产生的MgZn金属间化合物越多。