一种Mg-Se-X合金材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种Mg

【技术实现步骤摘要】
一种Mg
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Se
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X合金材料及其应用


[0001]本专利技术属于生物可降解镁合金
，特别涉及一种Mg
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Se
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X合金及其应用。

技术介绍

[0002]大多传统医用金属材料都是生物惰性的，如316不锈钢、纯钛等。因为这些生物惰性的金属材料的腐蚀和磨损会在人体内产生大量有毒离子和碎屑，引起过敏反应和致癌作用，严重时甚至导致植入物失效。而且，生物惰性材料植入后还需通过手术取出，会给患者造成二次伤害和医疗费用负担。这些传统材料还与人骨组织的力学性能不匹配，导致应力遮挡效应。镁(Mg)是人的必需元素之一，具有良好的生物相容性(移植后通过分解代谢吸收)，镁及镁合金的弹性模量与骨组织接近。因此，与钛合金、不锈钢等金属材料相比，镁及其合金具有可生物降解、无毒等优点，成为生物医学应用的潜在替代品，在可降解医用材料具有广阔的应用前景。
[0003]硒(Se)是人体重要的微量元素，硒通过抑制癌细胞基因转录和蛋白质合成等，参与抗癌和拮抗有害重金属等重要的生命过程。它还可以在低标准营养剂量下，作为抗氧化剂，防止氧化应激，支持细胞存活和生长，从而起到化学预防作用；而在超标准高营养剂量下，充当促氧化剂，诱导氧化还原信号和细胞死亡。例如硒蛋白(谷胱甘肽过氧化物酶)的氧化还原调节活性来调节免疫功能，保护免疫细胞免受氧化应激。目前的临床研究也证实,硒对心脏病、过敏性体质等40多种疾病也具有很高的防治效果。硒基材料因其不影响周围健康组织的情况下对癌细胞具有特异性靶向抑制作用而被认为是很有前途的抗癌药物。
[0004]银(Ag)不仅对哺乳动物系统几乎无毒，还能提高机械性能。银离子能与敏感细菌、真菌和原生动物细胞膜上的蛋白质残基结合，并通过胞饮作用被细胞内吸收，从而抑制敏感菌株生物的呼吸路径、破坏细胞壁、损害必需酶、阻碍代谢活性和导致RNA和DNA改变。随后形成的蛋白质和必需酶的变性和失活成为了基因调控的抗菌作用的基础。在引入抗生素之前，银是最重要的抗菌剂。至少六千年以来，银一直被用于预防微生物感染，它对几乎所有经过测试的生物体都有效。银在放射学的发展和改善伤口愈合方面也发挥了重要作用。
[0005]锌(Zn)不仅能维持人体的正常食欲，如缺锌会导致味觉下降，厌食，甚至异食癖。锌还可以促进生长和智力发育，如缺锌会对我们的身体产生严重影响，尤其是对生长和发育。最重要的是，锌能增强人体免疫力。锌是免疫器官胸腺发育的必要物质，只有充足的锌才能有效保证胸腺的发育，正常分化T淋巴细胞，促进细胞免疫功能。因此，需要补充足够的锌来促进生长和智力发育。
[0006]铜(Cu)与人体健康关系密切。人体每天都要摄入各种微量元素，铜是人体不能缺少的金属元素之一。铜元素在机体运行中具有特殊的作用。铜是机体内蛋白质和酶的重要组成部分，许多重要的酶需要微量铜的参与和活化。例如，铜可以催化血红蛋白的合成。研究表明，缺铜会导致血浆胆固醇升高，增加动脉粥样硬化的危险，因而是引发冠状动脉心脏病的重要因素。科学家还发现，营养性贫血、白癜风、骨质疏松症、胃癌及食道癌等疾病的产生也都与人体缺铜有关。严重缺铜和长期边缘性缺铜，还会引发小儿发育不良和一些地方
病。
[0007]由相图可知，Mg的熔点为649℃，而Se的熔点为220℃，沸点为685℃，熔点沸点温度低，并且挥发性大难以溶解，更重要的是，Mg与Se熔点相差甚远，Mg与Se之间固溶能力也差，因此现有技术还没有采用熔炼并经过轧制制得生物可降解Mg
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Se
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X材料。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种Mg
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Se
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X合金材料。
[0009]本专利技术的第二个目的在于提供一种Mg
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Se
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X合金材料的应用。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]本专利技术一种Mg
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Se
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X合金材料，所述Mg
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Se
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X合金材料，按质量百分比计，由如下成份组成：Se 0.01～3wt.％，X 0.1～7wt.％，余量为Mg，所述X选自Ag、Cu、Zn中的至少一种。
[0012]本专利技术提供的Mg
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Se
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X合金材料，具有最为适宜的降解速率，同时镁硒合金在人体内降解得到硒离子，硒离子能够参与抗癌和拮抗有害重金属等重要的生命过程。其次，添加的Ag、Zn、Cu元素促进析出相的形成，提高合金的力学性能的同时，参与生命活动，维护人体健康。
[0013]此外，专利技术人发现，Mg
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Se二元合金并不稳定，在空气中易分解析出Se，而采用进一步引入Ag、Zn、Cu元素，形成Mg
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Se
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X合金材料后，可以形成稳定的具有应用价值的合金材料。
[0014]优选的方案，所述Mg
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Se
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X合金材料，按质量比计，由如下成份组成：Se0.1～3wt.％，X 0.1～7wt.％，余量为Mg，所述X为Ag。专利技术人发现，当X为Ag，所得Mg
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Se
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X合金材料中Se离子释放最快。
[0015]优选的方案，所述Mg
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Se
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X合金材料，按质量比计，由如下成份组成：Se 0.1～3wt.％，X 0.1～3wt.％，余量为Mg，所述X选自Zn、Cu中的至少一种。专利技术人发现，当X为Zn、Cu中的至少一种时，所得Mg
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Se
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X合金材料具有更为优异的力学性能。
[0016]优选的方案，当X选自Ag时，所述Mg
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Se
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X合金材料的制备方法为：将镁锭置于熔炼炉中，先熔炼获得镁熔体，然后加入Ag
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Se中间合金块，继续熔炼，获得合金液，将合金液浇铸成型获得Mg
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Se基铸锭，将铸锭进行均匀化退火，再将均匀化退火后的铸锭加工成合金板，将合金板进行轧制，轧制完成后，空冷至室温，即得Mg
‑
Se
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X合金材料。
[0017]由于Mg与Se熔点相差非常大，直接采用Mg与Se进行熔炼，将最终无法获得含Se的合金，因此专利技术人巧妙的采用中间合金的形式，在较低的温度下进行熔炼，防止金属过热，缩短熔炼时间，降低金属烧损。然而事实上，由于Mg与Se熔点相差大，而两者的固溶能力又很弱，专利技术人尝试了大量的中间合金仅仅只有Ag
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Se中间合金的加入，才能够最终获得Mg
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Se
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X合金材料，而如加入Zn
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Se中间合金，Se完全融不进去，Se会跑走只剩Mg
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Zn合金，而加入Cu本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Mg
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Se
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X合金材料，其特征在于：所述Mg
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Se
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X合金材料，按质量百分比计，由如下成份组成：Se 0.01～3wt.％，X 0.1～7wt.％，余量为Mg，所述X选自Ag、Cu、Zn中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种Mg
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Se
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X合金材料，其特征在于：当X选自Ag时，所述Mg
‑
Se
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X合金材料的制备方法为：将镁锭置于熔炼炉中，先熔炼获得镁熔体，然后加入Ag
‑
Se中间合金块，继续熔炼，获得合金液，将合金液浇铸成型获得Mg
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Se基铸锭，将铸锭进行均匀化退火，再将均匀化退火后的铸锭加工成合金板，将合金板进行轧制，轧制完成后，空冷至室温，即得Mg
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Se
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X合金材料。3.根据权利要求2所述的一种Mg
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Se
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X合金材料，其特征在于：将镁锭置于熔炼炉中，于660～780℃熔炼20
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50min获得镁熔体，然后加入Ag
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Se中间合金块，继续熔炼，获得合金液；所述浇铸成型的过程为，将合金液冷却至450～550℃，再浇注于经200℃～300℃预热的金属模具中，成型后即得Mg
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Se基铸锭。4.根据权利要求2所述的一种Mg
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Se
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X合金材料，其特征在于：所述均匀化退火的温度为200～400℃，均匀化退火的时间为1～10h。5.根据权利要求2所述的一种Mg
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Se
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X合金材料，其特征在于：所述轧制前先进行预热，所述预热的温度为100℃
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300℃，保温的时间为10min
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30min；所述轧制为多道次轧制，道次间进行加热处理，所述轧制的总变形量为30％
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99.9％，所述加热的温度为100
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300℃，保温的时间为1
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5min；所述轧制完成后，先于100
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220℃保温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德闯，蔡佳莹，林建国，张淼，邓波，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：