镁基复合材料及其制备方法、用途与流程

本申请涉及合金材料领域，具体涉及一种镁基复合材料、该镁基复合材料的制备方法及该镁基复合材料的用途。

背景技术：

1、镁合金是一种良好的生物医用材料，具有生物相容性好、安全无毒及可体内降解等特点，当前已作为心血管支架、骨钉等人体植入材料进行了良好的示范性应用，同时镁合金在体内降解过程中产生的微环境还可以抑制肿瘤生长。因此，若将镁合金用于磁热介质，那么在磁感应加热下可以同时展现出热消融和微环境对肿瘤的双重协同抑制效果，具有极好的应用前景。

2、但是，镁合金本身无磁性，导致其本征的加热效率很低，需要较大的交变磁场强度，而过大的交变磁场强度将会加热正常的人体组织，存在较大的安全隐患。此外，当前医用镁合金在体内降解速度较慢，往往难以达到抑制肿瘤的效果。

3、为此，可以通过向镁合金中加入改性颗粒来对镁合金进行改性，使镁合金不仅能够作为磁热介质，还可以在生物体中具有较快的降解速度。但是，微米级颗粒往往会在金属液中发生团聚，导致整个合金塑性严重下降，不易进行成型加工，因此需要对合金基体的成分进行设计并对制备工艺进行优化。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种镁基复合材料，能够有效地解决微米级颗粒对镁合金进行改性时，容易在金属液中发生团聚，导致合金塑性下降，不易成型加工的问题。

2、为实现上述目的，本申请的技术方案提供一种镁基复合材料，该镁基复合材料的成分为四氧化三铁和镁合金，其中所述镁合金包括以下重量百分含量的成分：zn 3wt.％～6wt.％，ca 0.3wt.％～0.8wt.％，其余为mg和不可避免的杂质。

3、在本申请的一些实施例中，所述镁合金包括以下重量百分含量的成分：zn3.0wt.％～5.8wt.％，ca 0.3wt.％～0.6wt.％，其余为mg和不可避免的杂质。

4、在本申请的一些实施例中，以重量份数计，所述镁基复合材料的成分为：x份的四氧化三铁，且0＜x≤10，其余为所述镁合金。

5、在本申请的一些实施例中，所述四氧化三铁的粒径为1微米～50微米。

6、本申请的技术方案还提供一种镁基复合材料的制备方法，用于制备上述的镁基复合材料，所述制备方法包括：将预设配比的纯镁、纯锌及镁-钙中间合金在保护性气体的保护下加热至第一温度，熔化混合后得到镁合金熔体，并使所述镁合金熔体降温至第二温度；将预热至第三温度的四氧化三铁加入降温后的所述镁合金熔体中，得到镁基复合材料熔体；将所述镁基复合材料熔体浇铸到模具中，得到镁基复合材料铸锭；对所述镁基复合材料铸锭进行均匀化处理，并经过成型加工得到所述的镁基复合材料。

7、在本申请的一些实施例中，所述预设配比通过以下步骤获得：通过热力学三元相图计算镁-锌-钙三元镁合金的固液相温度区间；选取能够产生预设的固液相温度区间以及第二相体积分数不超过5％的镁合金成分；基于所述镁合金成分确定所述预设配比。

8、在本申请的一些实施例中，所述制备方法至少满足以下条件之一：a.所述保护性气体包括二氧化碳和六氟化硫的混合气体或者氩气和六氟化硫的混合气体；b.所述第一温度为680℃～750℃；c.所述第二温度低于锌-钙-镁三元镁合金的液相线温度，且温度差为20℃～50℃。

9、在本申请的一些实施例中，所述制备方法至少满足以下条件之一：a.所述第三温度为300℃～500℃；b.加入所述四氧化三铁时的搅拌速率为300r/min～500r/min。

10、在本申请的一些实施例中，所述制备方法至少满足以下条件之一：(1)所述均匀化处理的温度为300℃～400℃，时间为8小时～20小时；(2)所述成型加工的温度为250℃～350℃。

11、本申请技术方案还提供上述的镁基复合材料作为植入材料的用途。

12、与现有技术相比，本申请技术方案的镁基复合材料及其制备方法具有如下有益效果：

13、本申请技术方案的镁基复合材料包括特定成分的镁合金，zn3wt.％～6wt.％，ca0.3wt.％～0.8wt.％，其余为mg和不可避免的杂质，该特定成分的镁合金具有较大的半固态凝固区间和良好的延展性，因此通过半固态搅拌成型法，很容易将微米级的四氧化三铁颗粒均匀分散到镁合金中，且得到的镁基复合材料仍然具备良好的塑性变形能力，易于加工成型。

14、通过在镁合金中引入四氧化三铁，来提高镁合金的磁性，进而使得到的镁基复合材料能够在较低的交变磁场强度下具有较高的加热温度，同时由于四氧化三铁与镁基体具有较大的电势差，使镁基复合材料在生物体内具有较快的降解速率，采用该镁基复合材料作为植入材料用作磁热感应介质时，能同时展现出热消融和微环境对肿瘤的双重协同抑制效果，在抗肿瘤领域具有极好的应用前景。

15、本申请技术方案的制备方法通过选取能够产生较大固液相温度区间且第二相体积分数不超过5％的合金元素含量来设计合金原料配比，能够制备出既有利于四氧化三铁颗粒均匀分散又拥有良好塑性变形能力的镁基复合材料。

技术特征：

1.一种镁基复合材料，其特征在于，所述镁基复合材料的成分为四氧化三铁和镁合金，其中所述镁合金包括以下重量百分含量的成分：zn 3wt.％～6wt.％，ca 0.3wt.％～0.8wt.％，其余为mg和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的镁基复合材料，其特征在于，所述镁合金包括以下重量百分含量的成分：zn 3.0wt.％～5.8wt.％，ca 0.3wt.％～0.6wt.％，其余为mg和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的镁基复合材料，其特征在于，以重量份数计，所述镁基复合材料的成分为：x份的四氧化三铁，且0＜x≤10，其余为所述镁合金。

4.根据权利要求3所述的镁基复合材料，其特征在于，所述四氧化三铁的粒径为1微米～50微米。

5.一种镁基复合材料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至4任一项所述的镁基复合材料，所述制备方法包括：

6.根据权利要求5所述的镁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述预设配比通过以下步骤获得：

7.根据权利要求5所述的镁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少满足以下条件之一：

8.根据权利要求5所述的镁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少满足以下条件之一：

9.根据权利要求5所述的镁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少满足以下条件之一：

10.根据权利要求1至4任一项所述的镁基复合材料作为植入材料的用途。

技术总结
本申请公开一种镁基复合材料及其制备方法、用途，所述镁基复合材料的成分为四氧化三铁和镁合金，其中所述镁合金包括以下重量百分含量的成分：Zn 3wt.％～6wt.％，Ca 0.3wt.％～0.8wt.％，其余为Mg和不可避免的杂质。本申请所述的镁基复合材料能够有效地解决微米级颗粒对镁合金进行改性时，容易在金属液中发生团聚，导致合金塑性下降，不易成型加工的问题。

技术研发人员：孙彬,陈默
受保护的技术使用者：材慧新材料（上海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4