[01336316]一种β型Zr-Nb-Si系生物医用合金及其制备方法

○1课题来源和背景生物医用材料包括医疗上能够植入生物体或能够与生物体组织相结合的材料,生物材料用来治疗或替换生物机体中原有的组织和器官,修正和提高其功能。目前生物医用金属材料是广泛应用外科植入材料,具有高强度、良好的韧性、抗弯曲疲劳强度以及良好的加工成型性能,具有其它类型医用材料难以替代的优良性能。金属材料作为生物医用材料必须满足严格的生物学要求：（1）组织相容性好、无毒性,不致畸变,不引起过敏反应和干扰基体的免疫,不破坏临近组织等;（2）物理化学性质稳定,强度、弹性、尺寸、耐腐蚀、耐磨性等性质稳定;（3）易于加工成型,容易制成各种需要的形状。锆合金具有优良的耐腐蚀性能、机械性能、组织相容性好、无毒性,主要作为反应堆芯结构材料,如燃料包壳;常用作耐腐蚀的容器和管道,如压力管、支架和孔道管等。但是锆合金在生物医用材料方面的研究还相当稀少,多数研究都是以锆作为添加的合金元素来提升钛合金的性能。而本发明将锆合金在生物医用上的应用作为主要的研究方向,研究出的锆基合金与传统的钛合金相比,锆及其合金具有比钛更良好的耐腐蚀性、强度,以及更低的弹性模量,很好的弥补了传统钛合金的不足。 ○2技术原理与性能指标锆作为合金基体,铌和硅作为合金化元素,用于调节合金性能。铌是常用的β相稳定化元素,铌与锆在高温具有相同的同素异形体,晶体结构都是体心立方,原子半径与β-Zr相近,铌与β-Zr能形成连续固溶体,加入适量的铌,能显著降低β→α相转变温度,可在室温得到亚稳的β-Zr,同时产生固溶强化作用。铌加入锆合金可提高合金的强度而不影响合金的塑性和加工性能,而且可以增强合金的耐腐蚀性能。 ○3技术的创造性与先进行 1、本发明的合金材料具有良好的生物相容性,其杨氏模量（25-27GPa）与人体骨骼（10-40GPa）更为匹配,能有效避免因力学不匹配而对人体造成的伤害。 2、铌加入到锆合金可提高合金的强度而不影响合金的塑性和加工性能,起到增强合金的耐腐蚀性的作用。 3、本发明的锆基合金中的合金化元素铌、硅对人体无毒副作用,锆合金也对人体无毒副作用,铌、硅生产成本较低,避免以往医用合金的合金化元素过度依赖贵重金属,降低了合金研发和生产的成本,有很好的开发应用前景。 ○4技术的成熟程度,适用范围和安全性 本发明的合金材料能替代或部分替代钛合金在生物医用上的应用,其具有作为生物医用材料的各项优良性能,也具备了传统钛合金的各种优势,具有高机械强度和抗疲劳性能,为生物医用材料领域提供了一种新材料。