[发明专利]一种无生物毒性Zr基非晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无生物毒性Zr基非晶合金及其制备方法，本发明涉及非晶合金技术领域，无生物毒性Zr基非晶合金由元素Zr、Cu、Al、Ti、Fe、Ni组成，其中Zr原子百分比含量为56％，且Cu原子百分比含量为24％，Al原子百分比含量为9％，且Ni原子百分比含量为0‑6％，Ti原子百分比含量为4％，且Fe原子百分比含量为1‑7％；本发明的有益效果在于：解决了目前常用的Zr基非晶合金中存在常见的有毒元素Nb、Pb、B和V元素对生物有毒性的合金成分的缺点，并且保留了非晶合金优异耐蚀性和较高的强度，并且合金成本低，制备简单，适应性广。

技术领域

本发明涉及非晶合金技术领域，尤其是涉及一种无生物毒性Zr基非晶合金及其制备方法。

背景技术

非晶合金不同于晶体材料，长程无序结构且组成它物质的分子(或原子、离子)不呈空间有规则周期性使其有着独特的物理化学性质，并且在过冷液相区存在超塑性现象。

锆基非晶合金绝大多数均含有有毒元素Nb、Pb、B和V元素,这使得非晶合金在生物应用上依然存在很多的缺点，首先，由于锆基非晶合金在生物医学领域中的应用，特别是作为一种生物体植入材料，随着植入时间的延长，非晶合金中存在的有毒元素会对人体产生一系列的有害影响，例如，长期的植入，金属Pb会阻碍血液的合成，导致人体贫血，出现头痛、眩晕、乏力、困倦、便秘和肢体酸痛等，而金属Nb的长期累积也会对人体免疫系统造成破坏，因此，现有的锆基非晶合金虽然具有能应用于生物医用材料的优异性能，但对人体有害，目前仍不能在生物医用材料领域中实际应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种解决了目前常用的Zr基非晶合金中存在常见的有毒元素Nb、Pb、B和V元素对生物有毒性的合金成分的缺点，并且保留了非晶合金优异耐蚀性和较高强度的无生物毒性Zr基非晶合金及其制备方法。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种无生物毒性Zr基非晶合金，所述无生物毒性Zr基非晶合金由元素Zr、Cu、Al、Ti、 Fe、Ni组成，其中所述Zr原子百分比含量为56％，且所述Cu原子百分比含量为24％，所述 Al原子百分比含量为9％，且所述Ni原子百分比含量为0-6％，所述Ti原子百分比含量为4％，且所述Fe原子百分比含量为1-7％，所述Zr、Ti、Al、Cu、Ni、Fe的纯度为工业纯度，且所述Zr含有Hf，所述无生物毒性Zr基非晶合金的合金化学式为Zr56Cu24Al9Ni(7-x)Ti4Fex，其中x可以为1、3、5或者7。

一种制备如上所述的无生物毒性Zr基非晶合金的方法，包括以下步骤:：

A、配料：

按照Zr56Cu24Al9Ni(7-x)Ti4Fex的组成及原子百分比，分别称取Zr、Ti、Al、Cu、Ni、Fe金属原料；

B、母合金熔炼：

采用真空电弧炉熔炼原材料，将步骤A中的金属原料熔炼成均匀的母合金铸锭；

C、材料成型：

采用真空铜模吸铸成型快速冷却法或铜锟甩带法，将步骤B中母合金铸锭制成棒状或者薄带状锆基非晶合金。

优选的，所述Zr与Hf的总质量百分比大于99％。

优选的，所述Ti、Al、Cu、Ni、Fe金属原料的纯度均大于99.5％。

采用如上所述一种无生物毒性Zr基非晶合金的制备方法，所述的步骤B包括如下步骤：

B1、将金属原料放入真空电弧熔炼炉内，抽真空至8×10-3Pa，并向炉内充入0.3-0.5MPa 高纯氩气保护气体；

B2、熔炼预先放入的纯Ti铸锭，进一步降低熔炼炉工作腔中氧的含量；