本發(fā)明屬于生物醫(yī)學領(lǐng)域，特別涉及一種骨骼用多孔Mg基非晶合金的制備方法。

背景技術(shù)：
多孔大塊非晶合金具有高的強度與韌性、大的彈性極限、無加工硬化、優(yōu)異的耐蝕性等特點在生物醫(yī)用人工骨骼領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。非晶合金在熱力學上處于亞穩(wěn)態(tài)，在加熱條件下可轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的晶態(tài)合金，從而導致其優(yōu)良性能的喪失。在過冷液相區(qū)內(nèi)能夠很容易的加工非晶合金，這是非晶合金走向應(yīng)用的重要一步。而非晶合金在其過冷液相區(qū)的熱穩(wěn)定性大小，是決定此種非晶合金是否適合加工和加工工藝選擇的重要依據(jù)。由于非晶合金在其對應(yīng)的過冷液相區(qū)不發(fā)生膨脹，所以非晶合金的精度高，充型性能好。多孔非晶合金表面粗糙，適合羥基磷灰石附著生長，在制備人工骨骼方面就有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種骨骼用多孔Mg基非晶合金制備方法。其目的是將非晶合金的強度與韌性、大的彈性極限、無加工硬化、優(yōu)異的耐蝕性等特點與多孔金屬相結(jié)合，使制備的材料易于羥基磷灰石生長附著，具有良好的生物相容性。一種骨骼用多孔Mg基非晶合金的制備方法，包括以下步驟：步驟1，制備母合金：(1)原料清洗風干后，放入水冷銅模坩堝中；其中，原料按質(zhì)量比為Mg：Zn：Ca＝(15～20)：(3～5)：(1～3)，進行配料；(2)將裝好配料的坩堝置于真空熔煉爐，當真空度大于等于5.0×10-3Pa時，通入氬氣，將石墨電極靠近原料1～2mm，通電引?。凰械慕饘俣既刍螅瑪嚅_電源；隨爐冷卻后，將合金錠翻面；(3)重復步驟1(2)的操作3～5次；制得直徑40～60mm、厚度為3～5mm紐扣型的母合金；步驟2，制備非晶條帶：(1)將母合金去氧化皮、壓碎后，裝入帶噴口的石英管內(nèi)，將石英管放入真空甩帶機中；(2)當真空度達到5.0×10-3Pa時，啟動感應(yīng)熔煉，使母合金全部熔化；(3)采用高純氬氣，將石英管內(nèi)熔融的母合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥表面，形成寬為5～6mm、厚為0.1～0.3mm的非晶條帶；其中，銅輥轉(zhuǎn)速為3000～5000r/min；步驟3，制備非晶粉末：將非晶條帶破碎，球磨3～5min，制得粒度為200～400目的非晶合金粉末；步驟4，冷擠壓：將非晶合金粉末放入擠壓模具中，在室溫、60～80Mpa的擠壓力下，預成型，制得直徑為10～20mm、高為20～30mm的冷壓預制體；步驟5，熱擠壓：將冷壓預制體放入擠壓模具中，在100～110℃，擠壓力為100～300Mpa下，等溫擠壓，制得直徑為10～20mm、高為10～20mm的骨骼用多孔Mg基非晶合金。所述的步驟1中，母合金中所含Mg，Zn和Ca三種金屬元素按照非晶合金成分設(shè)計原則：合金至少存在三種以上的元素；各元素原子半徑差別較大，至少要大于10％；三個組元具有負的混合焓；從液態(tài)熔體到形成非晶結(jié)構(gòu)，不發(fā)生化學變化；所述的步驟1(2)中，采用翻勺將合金錠翻面；當引弧所用電流不足以使金屬熔化時，慢慢加大電流；所述的步驟2中，石英管噴口的孔徑為2～3mm；所述的步驟3中，破碎方法為將非晶條帶加工成每段長為4～5cm的條帶；球磨所用的裝置為球磨機；球磨機靠強烈的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)使磨球產(chǎn)生強烈的沖擊作用，將非晶條帶破碎成粉末；為防止球磨過程中非晶的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，盡量縮短球磨時間；所述的步驟4和步驟5中，冷擠壓和熱擠壓采用的設(shè)備均為擠壓機；所述的步驟5中，熱擠壓溫度設(shè)定為骨骼用多孔Mg基非晶合金的過冷液相區(qū)內(nèi)，通過溫控器控制熱擠壓溫度；擠壓模具四周套上陶瓷加熱套，加熱套內(nèi)部為電爐絲；擠壓模具打孔放入熱電偶，測量擠壓模具溫度。本發(fā)明的骨骼用多孔Mg基非晶合金制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：1.本發(fā)明的骨骼用多孔Mg基非晶合金制備方法，所用合金成分屬于易形成非晶合金成分；2.本發(fā)明的骨骼用多孔Mg基非晶合金制備方法，熱擠壓所用的非晶合金粉末大小可以通過球磨時間控制；3.本發(fā)明的骨骼用多孔Mg基非晶合金制備方法，熱擠壓溫度較低，在水的沸點附近，擠壓完成后仍然為非晶結(jié)構(gòu)；4.本發(fā)明的骨骼用多孔Mg基非晶合金制備方法，多孔非晶合金的孔隙率可以控制；5.本發(fā)明的骨骼用多孔Mg基非晶合金制備方法，與傳統(tǒng)晶態(tài)合金相比，非晶合金具有強度與韌性、大的彈性極限、無加工硬化、優(yōu)異的耐蝕性等特點。附圖說明圖1本發(fā)明實施例中母合金制備裝置示意圖；其中，1-轉(zhuǎn)盤，2-翻勺，3-合金，4-爐蓋，5-電極；圖2本發(fā)明實施例中銅輥甩帶制備非晶合金條帶裝置示意圖；其中，6-氬氣通入口，7-石英管，8-非晶條帶，9-感應(yīng)線圈，10-石英管噴口；圖3本發(fā)明實施例2中非晶粉末放大20倍顯微圖片；圖4本發(fā)明實施例制備骨骼用多孔Mg基非晶合金的流程圖；圖5為本發(fā)明實施例2的制得的骨骼用多孔Mg基非晶合金的XRD圖譜。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明實施例中母合金制備裝置示意圖如圖1所示；本發(fā)明實施例中銅輥甩帶制備非晶合金條帶裝置示意圖如圖2所示；本發(fā)明實施例制備骨骼用多孔Mg基非晶合金的流程圖如圖4所示。實施例1一種骨骼用多孔Mg基非晶合金的制備方法，包括以下步驟：步驟1，制備母合金：(1)原料清洗風干后，放入水冷銅模坩堝中；其中，原料按質(zhì)量比為Mg：Zn：Ca＝15:5:1，進行配料；(2)將裝好配料的坩堝置于真空熔煉爐，當真空度大于等于5.0×10-3Pa時，通入氬氣，將石墨電極靠近原料1～2mm，通電引??；所有的金屬都熔化后，斷開電源；隨爐冷卻后，采用翻勺將合金錠翻面；(3)重復步驟1(2)的操作3次；制得直徑40mm、厚度為5mm紐扣型的母合金；步驟2，制備非晶條帶：(1)將母合金去氧化皮、壓碎后，裝入帶噴口的石英管內(nèi)，將石英管放入真空甩帶機中；其中，石英管噴口的孔徑為2mm；(2)當真空度達到5.0×10-3Pa時，啟動感應(yīng)熔煉，使母合金全部熔化；(3)采用高純氬氣，將石英管內(nèi)熔融的母合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥表面，形成寬為5mm、厚為0.1mm的非晶條帶；其中，銅輥轉(zhuǎn)速為5000r/min；步驟3，制備非晶粉末：將非晶條帶加工成每段長為5cm的條帶，放入球磨機中，球磨破碎3min，制得粒度為200目的非晶合金粉末；步驟4，冷擠壓：將非晶合金粉末放入擠壓模具中，采用擠壓機，在室溫、60Mpa的擠壓力下，預成型，制得直徑為20mm、高為30mm的冷壓預制體；步驟5，熱擠壓：將冷壓預制體放入擠壓模具中，采用擠壓機，在100℃，擠壓力為100Mpa下，等溫擠壓，制得直徑為10mm、高為20mm的骨骼用多孔Mg基非晶合金。實施例2一種骨骼用多孔Mg基非晶合金的制備方法，包括以下步驟：步驟1，制備母合金：(1)原料清洗風干后，放入水冷銅模坩堝中；其中，原料按質(zhì)量比為Mg：Zn：Ca＝17:4:1，進行配料；(2)將裝好配料的坩堝置于真空熔煉爐，當真空度大于等于5.0×10-3Pa時，通入氬氣，將石墨電極靠近原料1～2mm，通電引弧；所有的金屬都熔化后，斷開電源；隨爐冷卻后，采用翻勺將合金錠翻面；(3)重復步驟1(2)的操作4次；制得直徑50mm、厚度為4mm紐扣型的母合金；步驟2，制備非晶條帶：(1)將母合金去氧化皮、壓碎后，裝入帶噴口的石英管內(nèi)，將石英管放入真空甩帶機中；其中，石英管噴口的孔徑為2mm；(2)當真空度達到5.0×10-3Pa時，啟動感應(yīng)熔煉，使母合金全部熔化；(3)采用高純氬氣，將石英管內(nèi)熔融的母合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥表面，形成寬為5mm、厚為0.3mm的非晶條帶；其中，銅輥轉(zhuǎn)速為3000r/min；步驟3，制備非晶粉末：將非晶條帶加工成每段長為4cm的條帶，放入球磨機中，球磨破碎5min，制得粒度為400目的非晶合金粉末；非晶粉末放大20倍顯微圖片如圖3所示；從圖中可以看出，非晶粉末為形狀不規(guī)則的立方體；步驟4，冷擠壓：將非晶合金粉末放入擠壓模具中，采用擠壓機，在室溫、80Mpa的擠壓力下，預成型，制得直徑為10mm、高為20mm的冷壓預制體；步驟5，熱擠壓：將冷壓預制體放入擠壓模具中，采用擠壓機，在110℃，擠壓力為300Mpa下，等溫擠壓，制得直徑為20mm、高為10mm的骨骼用多孔Mg基非晶合金。制得的骨骼用多孔Mg基非晶合金的XRD圖譜如圖5所示，從圖中可以看出，制備出的材料為非晶合金。實施例3一種骨骼用多孔Mg基非晶合金的制備方法，包括以下步驟：步驟1，制備母合金：(1)原料清洗風干后，放入水冷銅模坩堝中；其中，原料按質(zhì)量比為Mg：Zn：Ca＝20:3:3，進行配料；(2)將裝好配料的坩堝置于真空熔煉爐，當真空度大于等于5.0×10-3Pa時，通入氬氣，將石墨電極靠近原料1～2mm，通電引??；所有的金屬都熔化后，斷開電源；隨爐冷卻后，采用翻勺將合金錠翻面；(3)重復步驟1(2)的操作5次；制得直徑60mm、厚度為3mm紐扣型的母合金；步驟2，制備非晶條帶：(1)將母合金去氧化皮、壓碎后，裝入帶噴口的石英管內(nèi)，將石英管放入真空甩帶機中；其中，石英管噴口的孔徑為2mm；(2)當真空度達到5.0×10-3Pa時，啟動感應(yīng)熔煉，使母合金全部熔化；(3)采用高純氬氣，將石英管內(nèi)熔融的母合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥表面，形成寬為6mm、厚為0.2mm的非晶條帶；其中，銅輥轉(zhuǎn)速為4000r/min；步驟3，制備非晶粉末：將非晶條帶加工成每段長為5cm的條帶，放入球磨機中，球磨破碎4min，制得粒度為300目的非晶合金粉末；步驟4，冷擠壓：將非晶合金粉末放入擠壓模具中，采用擠壓機，在室溫、70Mpa的擠壓力下，預成型，制得直徑為15mm、高為25mm的冷壓預制體；步驟5，熱擠壓：將冷壓預制體放入擠壓模具中，采用擠壓機，在105℃，擠壓力為200Mpa下，等溫擠壓，制得直徑為15mm、高為15mm的骨骼用多孔Mg基非晶合金。實施例4一種骨骼用多孔Mg基非晶合金的制備方法，包括以下步驟：步驟1，制備母合金：(1)原料清洗風干后，放入水冷銅模坩堝中；其中，原料按質(zhì)量比為Mg：Zn：Ca＝19:4:2，進行配料；(2)將裝好配料的坩堝置于真空熔煉爐，當真空度大于等于5.0×10-3Pa時，通入氬氣，將石墨電極靠近原料1～2mm，通電引弧；所有的金屬都熔化后，斷開電源；隨爐冷卻后，采用翻勺將合金錠翻面；(3)重復步驟1(2)的操作3次；制得直徑50mm、厚度為5mm紐扣型的母合金；步驟2，制備非晶條帶：(1)將母合金去氧化皮、壓碎后，裝入帶噴口的石英管內(nèi)，將石英管放入真空甩帶機中；其中，石英管噴口的孔徑為3mm；(2)當真空度達到5.0×10-3Pa時，啟動感應(yīng)熔煉，使母合金全部熔化；(3)采用高純氬氣，將石英管內(nèi)熔融的母合金液噴到旋轉(zhuǎn)的銅輥表面，形成寬為5mm、厚為0.1mm的非晶條帶；其中，銅輥轉(zhuǎn)速為3000r/min；步驟3，制備非晶粉末：將非晶條帶加工成每段長為4cm的條帶，放入球磨機中，球磨破碎5min，制得粒度為400目的非晶合金粉末；步驟4，冷擠壓：將非晶合金粉末放入擠壓模具中，采用擠壓機，在室溫、80Mpa的擠壓力下，預成型，制得直徑為20mm、高為25mm的冷壓預制體；步驟5，熱擠壓：將冷壓預制體放入擠壓模具中，采用擠壓機，在110℃，擠壓力為150Mpa下，等溫擠壓，制得直徑為10mm、高為15mm的骨骼用多孔Mg基非晶合金。