[发明专利]原位自生MgO增强Mg-Zn-Ca合金的制备方法及其应用

说明书

一种原位自生MgO增强Mg‑Zn‑Ca合金的制备方法及其应用，材料选择Mg、Zn和CaO，各原料组分的重量百分比分别为：CaO为0.1％‑6.0％、Zn为0.1％‑5.0％，余量为Mg。本发明以CaO颗粒和Mg‑Zn合金为基体原料,采用气体保护、高剪切熔体搅拌的方法，通过CaO原位自生MgO来调控材料的晶粒度、力学性能和腐蚀性能，通过CaO和Mg反应生成MgO和Ca，从而实现在金属基体晶粒中原位自生MgO，其生成的MgO生物活性较高，生物相容性突出，综合性能优异，能更好的满足临床使用性能要求，可应用于制作骨螺钉、骨板、心血管支架或伤口闭合装置等制品(图8)。

技术领域

本发明涉及原位自生MgO增强Mg-Zn-Ca合金的一种制备方法及其应用，属于生物医学技术领域。

背景技术

镁合金以其与自然骨最为接近的综合力学性能和优异的生物腐蚀降解特性，具有巨大的发展潜力，成为新一代可降解植入材料的典型代表，也成为生物材料研究领域的前沿研究方向。

研究者们已经通过合金化、热处理、表面处理和添加氧化物陶瓷颗粒形成复合材料等方法提高镁合金的强度，改善耐蚀性。由于第二相的存在，合金基体的晶粒尺寸下降，同时第二相在其中的均匀分布，对金属基体产生显著地弥散强化作用，镁合金的力学性能得到明显优化。

早在2006年，HA Seong-Ho(HA Seong-Ho,LEE Jin-Kyu,JO Hyung-Ho,JUNGSeung-Boo,KIM Shae K,etal.Behavior of CaO and Calcium in pure Magnesium.2006(8):150-154)通过XRD和EDS分析结果表明，CaO加入纯镁后被还原为Ca，随着CaO和Ca含量的增加，其硬度、晶粒细化程度和着火点随固溶量的增加都有所提高。

2012年，N.D.Nam(N.D.Nam,M.Z.Bian,M.Forsyth,M.Seter,M.Tan,K.S.Shin.Effect of Calcium oxide on the corrosion behaviour of AZ91 Magnesiumalloy.2012(8):263-271)采用电化学技术和表面分析方法，对三种不同CaO含量的AZ91镁合金进行了研究。结果表明，AZ91镁合金具有较高的点蚀电位和电荷转移电阻，随着CaO含量的增加，镁合金的耐蚀性有所提高。

2018年2月，封爱成(封爱成，卢雅琳，张扬，李兴成，徐文婷等.CaO对AZ31变形镁合金微观组织和力学性能的影响.2018(2)：68-74)通过向AZ31合金中加入不同含量的CaO，在均匀化处理后进行热挤压，分析结果表明:CaO与Al熔体发生反应，并生成Al₂Ca相；CaO的添加有效优化AZ31镁合金挤压前后的微观组织；合金的力学性能随CaO含量的升高而逐渐提高，当CaO添加量为1％时，屈服强度和抗拉强度分别达到219MPa和311MPa，与AZ31合金相比分别提高了28.6％和17.3％。

2018年6月，Guangyi Lin(Guangyi Lin,Dongdong Liu,Minfang Chen,Chen You,Zhen Li,Yun Wang,Wei Li,etal.Preparation and characterization ofbiodegradable Mg-Zn-Ca/MgO nanocomposites for biomedical applications.2018(6):102-130)通过在镁合金中外加纳米MgO的方式来提高医用植入镁合金的耐腐蚀性和力学性能，但分析得出，外加MgO出现团聚现象。此外，MgO制备过程的表面改性处理也比较复杂。