医用非晶合金、医用非晶合金的制备方法及其应用与流程

1.本发明属于非晶态合金技术领域，具体涉及一种医用的非晶合金、医用非晶合金的制备方法，以及医用非晶合金的具体应用。


背景技术：

2.非晶合金由于具有长程无序、短程有序的特殊微观结构，从而具有区别于传统晶态合金的材料特性。非晶合金不存在晶体缺陷，比起传统合金具有更高的硬度和更高的强度，更耐腐蚀，具有更好的生物相容性，因此，近年来在汽车工业、航空航天、消费类电子等行业领域内得到越来越多的应用。目前市场化最广泛的非晶合金体系为锆基非晶。锆基非晶合金除了具有优异的物化性能以外，还具有高的形成能力，使锆基非晶具有可制造性。
3.现有技术中，对非晶合金在医疗器械领域中应用的研究比较少，较为常见的是在手术刀领域的应用，例如tsai等在钢制手术刀表面涂覆锆基非晶薄膜，但至今仍未见非晶手术刀市场化，也未见在其他高端医疗器械中的应用。究其原因，与非晶合金材料体系有直接的关联性。市场化最成功的锆基非晶合金体系中，早期为了提升非晶合金的形成能力和降低成型难度加入大量的铍元素，经过多次材料改良后，又多添加镍元素。铍元素和镍元素均为认为具有一定的细胞毒性，长期植入或对人体造成生理影响。但是铍元素和镍元素是影响非晶合金形成能力的重要元素，若完全剔除则会导致该体系非晶的形成能力降低从而无法制成大尺寸的制件。
4.如何在保证非晶合金形成能力的前提下，开发出适用于医疗器械领域的块体非晶，是拓展非晶合金在医疗器械领域应用的关键技术。


技术实现要素：

5.现有医疗器械中较为常用的材料包括医用不锈钢、医用高碳钢等。不锈钢等铁及材料由于加工工艺成熟、便宜易得，在医疗器械上应用极为广泛，如最常用的手术耗材手术刀，往往使用316l不锈钢制成。随着医疗技术的逐步提升，现有的钢制手术器具的缺点逐渐浮现，如用于切割软组织的钢制刀具锋利度随着使用会导致锋利度下降，从而造成伤口撕扯、出血、发炎。再如，随着医疗领域的器械代替手动，许多极大地依赖医生操作的器械都进行了精细化的改进，尽量剥离了人为因素带来的不良反应，这就给医疗器械的精度和可操作性带来了更严格的要求和挑战。再如，常用的不锈钢材料硬度偏低，无法形成弧面半径小的刃口，其耐磨性也较差，无法用于需要磨削的器械。如上等等，催生了新材料在医疗器械领域的应用。本发明的目的是提供一种适合应用于医疗器械领域的非晶合金组成，旨在解决现有的商用非晶合金无法应用于医疗器械领域的技术问题，进一步地，本发明还提供了一种医用非晶合金的制备方法及其应用。
6.为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：本发明提供的非晶合金的组成为zraalbticnbdhfeagfygsih，a、b、c、d、e、f、g、h为各合金元素对应的原子百分比；
各元素对应的原子百分比的范围为：25≤a≤38，15≤b≤30，15≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，1≤f≤3，0.5≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1。
7.进一步地，各元素对应的原子百分比的范围为：30≤a≤35，15≤b≤25，20≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，2≤f≤3，1.0≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1。
8.医疗器械改进的关键问题可通过改变材料的方式来解决。非晶合金（又称bmg材料，bulk metallic glass）是通过熔融过冷形成非晶态结构块体的合金，不含空位、晶界、位错等晶体缺陷，宏观性能硬度、强度、耐腐蚀性等均优于不锈钢，加工难度又低于钛合金等主流医用材料。现有技术中的非晶合金在医疗器械中的应用难点主要表现于以下两个方面：1、生物相容性不符合医疗器械的需要；2、合金加工成型后的表面处理工艺困难。
9.本发明中提供的非晶合金组成即能够克服上述两个应用难点。
10.首先，本发明提供的非晶合金仍选用锆基体系，使非晶合金体系具有一定的基础性能，而后选用与锆基相适配的铝、钛、铌元素作为主体元素组成，然后再进行成分的微调，添加铪、银、钇、硅对合金组织和性能进行调整，不仅避免了使用影响生物相容性的组分元素，还能够提升合金加工成型的能力，提升非晶合金的表面能，使其在成型后的表面处理工艺更加容易。本发明中的非晶合金的组成是通过对锆基非晶体系的研究得出，综合对合金性能的需求、合金熔炼的难易程度、合金加工的难易程度，从而选用本发明中的合金组成。
11.本发明中的合金主体成分中锆、铝、钛、铌在合金中的原子百分比相近似，具有“高熵效应”，在添加其他微量元素后，多种组元之间的化学相容性良好，合金的微观相更倾向于直接形成非晶态相体，不容易形成偏脆性的金属间化合物，从而使合金的宏观力学性能有保障。
12.进一步优选，所述非晶合金的组成为zr
25.00
al
26.00
ti
25.00
nb
18.00
hf
3.00
ag
1.40y1.55
si
0.05
、zr
25.60
al
30.00
ti
22.00
nb
15.00
hf
3.00
ag
2.80y1.50
si
0.10
、zr
26.30
al
28.00
ti
21.40
nb
15.00
hf
5.00
ag
3.00y1.20
si
0.10
、zr
26.70
al
29.00
ti
19.90
nb
15.00
hf
5.00
ag
3.00y1.30
si
0.10
、zr
27.00
al
25.60
ti
24.00
nb
16.00
hf
4.00
ag
2.10y1.20
si
0.10
、zr
27.40
al
25.00
ti
24.00
nb
16.60
hf
4.00
ag
1.50y1.45
si
0.05
、zr
28.00
al
26.00
ti
24.00
nb
15.00
hf
4.50
ag
1.00y1.40
si
0.10
、zr
28.60
al
27.00
ti
21.00
nb
17.00
hf
3.50
ag
1.30y1.50
si
0.10
、zr
29.00
al
27.00
ti
21.50
nb
16.00
hf
3.00
ag
2.00y1.45
si
0.05
、zr
29.50
al
25.00
ti
21.00
nb
18.00
hf
3.00
ag
2.00y1.40
si
0.10
、zr
30.00
al
22.00
ti
22.00
nb
16.40
hf
5.00
ag
3.00y1.50
si
0.10
、zr
30.60
al
21.00
ti
22.60
nb
17.00
hf
4.30
ag
3.00y1.45
si
0.05
、zr
30.90
al
24.00
ti
21.00
nb
17.00
hf
3.50
ag
2.00y1.50
si
0.10
、zr
31.00
al
25.00
ti
21.00
nb
15.00
hf
4.50
ag
2.50y0.90
si
0.10
、zr
31.50
al
22.00
ti
21.00
nb
18.30
hf
3.60
ag
2.20y1.33
si
0.07
、zr
32.00
al
23.00
ti
22.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.50y1.42
si
0.08
、zr
32.50
al
20.00
ti
25.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.00y1.40
si
0.10
、zr
33.00
al
22.00
ti
22.00
nb
15.40
hf
4.00
ag
2.20y1.30
si
0.10
、zr
33.50
al
20.00
ti
23.00
nb
15.20
hf
5.00
ag
2.00y1.20
si
0.10
、zr
34.00
al
18.00
ti
22.00
nb
19.70
hf
3.00
ag
2.00y1.25
si
0.05
、zr
34.50
al
23.30
ti
20.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.00y1.10
si
0.10
、zr
35.00
al
21.00
ti
20.00
nb
16.70
hf
4.00
ag
2.20y1.00
si
0.10
、zr
35.00
al
22.00
ti
20.00
nb
15.80
hf
4.00
ag
2.10y1.00
si
0.10
、zr
35.50
al
20.00
ti
21.00
nb
17.40
hf
3.00
ag
2.00y1.00
si
0.10
、zr
36.00
al
16.00
ti
20.00
nb
20.90
hf
4.00
ag
2.00y1.00
si
0.10
、zr
36.50
al
20.00
ti
20.00
nb
15.00
hf
4.60
ag
3.00y0.85
si
0.05
、zr
37.00
al
20.00
ti
15.00
nb
19.90
hf
4.00
ag
3.00y1.00
si
0.10
、zr
37.50
al
19.00
ti
20.00
nb
15.00
hf
5.00
ag
2.50y0.90
si
0.10
、zr
38.00
al
17.00
ti
16.00
nb
22.50
hf
3.00
ag
2.50y0.90
si
0.10
中的一种。
13.进一步地，本发明中的非晶合金具有实用价值，所述非晶合金形成能力大于6mm，具有市场价值。
14.进一步地，本发明中的非晶合金还可进行表面处理后再进行应用，使所述非晶合金表面包含tin层、tisin层或者crn层，有助于提升合金制品的表面性能，使制品的表面能更低、基体离子在使用过程中更难以扩散逸出。
15.进一步地，本发明中的非晶合金具有良好的生物相容性，具体表现为：所述非晶合金mtt细胞毒性实验中细胞存活率为97.8%；皮肤致敏率为0%；无动物皮内反应；动物刺激反应类型为极轻微；口腔黏膜刺激反应程度为极轻微；无急性全身毒性。
16.本发明中还提供了一种医用非晶合金的制备方法，包括如下步骤，s01：配料；按照非晶合金的组成为zraalbticnbdhfeagfygsih，a、b、c、d、e、f、g、h为各合金元素对应的原子百分比，分别称取金属单质原料；各元素对应的原子百分比的范围为：25≤a≤38，15≤b≤30，15≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，1≤f≤3，0.5≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1s02：母合金熔料；采用真空电弧炉对称好的原料在坩埚中进行熔炼；原料在坩埚中放置的位置为：zr和hf混合后一半铺设于坩埚底部，然后铺设混合好的al、ti、nb、ag，最后将另一半zr、hf与y、si混合好的原料覆盖在顶端；熔炼炉内以氩气作为保护气体进行熔炼，至金属原料均匀熔融，形成成分均匀的母合金铸锭；s03：非晶合金成型；将得到的母合金铸锭作为原料，利用真空压铸机和真空压铸工艺制成非晶合金制品。
17.进一步地，还包括以下步骤：s04：表面处理；利用pvd在得到的非晶合金制品表面沉积tin层或者tisin层，所述tin层或者tisin层厚度为3~8μm。
18.进一步地，还包括以下步骤：s04：表面处理；利用pvd在得到的非晶合金制品表面沉积crn层，所述crn层厚度为6~10μm。
19.本发明中最后提供了一种医用非晶合金的应用，用于制作医用吻合器上的固定部件或者微弹性部件；用于手术机器人中的夹持部件或者活动组装部件；用于医用缝线中的金属部件，如弯针和角针。
20.本发明中的非晶合金后加工性能好、力学性能好、生物相容性好，形成能力具有商用价值，适合在医疗器械领域使用。
具体实施方式
21.为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部
的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
22.需要理解的是，本发明实施例中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明公开的范围之内。具体地，本发明实施例中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
23.另外，除非上下文另外明确地使用，否则词的单数形式的表达应被理解为包含该词的复数形式。术语“包括”或“具有”旨在指定特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合的存在，但不用于排除存在或可能添加一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、部分或者其组合。
24.本实施例中提供的一系列非晶合金组成为zraalbticnbdhfeagfygsih，a、b、c、d、e、f、g、h为各合金元素对应的原子百分比，各元素对应的原子百分比的范围为：25≤a≤38，15≤b≤30，15≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，1≤f≤3，0.5≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1。优选地，30≤a≤35，15≤b≤25，20≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，2≤f≤3，1.0≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1。
25.实施例1本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
25.00
al
26.00
ti
25.00
nb
18.00
hf
3.00
ag
1.40y1.55
si
0.05
。
26.非晶合金制备过程如下：按照非晶合金的组成，分别称取金属单质原料；采用真空电弧炉对称好的原料在坩埚中进行熔炼；根据不同原料的熔点和合金化的难易程度进行投料，原料在坩埚中放置的位置为：zr和hf混合后一半铺设于坩埚底部（zr与hf容易混融，也容易与其他组元相容），然后铺设混合好的al、ti、nb、ag（相对较为难熔的成分），最后将另一半zr、hf与y、si混合好的原料覆盖在顶端，用易熔合的组分包裹住相对难熔组分，提升熔炼效率；熔炼炉内抽真空至500pa以下，然后通入氩气，以氩气作为保护气体进行熔炼，升温、反复熔炼5~6次至金属原料均匀熔融，利用浇铸工艺制成成分均匀的母合金铸锭；将得到的母合金铸锭作为原料，利用真空压铸机和真空压铸工艺分别制成直径分别为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm的圆棒样品，圆棒样品的长度均为80mm；将得到的母合金铸锭作为原料，利用真空压铸机和真空压铸工艺制成厚度分别为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm的长条状样品，长条状样品的长度均为100mm、宽度均为15mm。
27.非晶合金测试过程如下：（1）非晶形成能力测试对制得的圆棒样品进行金相测试，观察是否有晶化现象，从而确定该合金组成的形成能力。
28.实施例1中圆棒样品直至8mm，微观组织均为非晶样态，可确认其形成能力≥8mm。
29.（2）非晶硬度测试对长条状样品进行维氏硬度测试，测试方法为《gb/t 4340.1-2009 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法》。
30.实施例1中非晶合金维氏硬度测试值为535hv。
31.（3）非晶抗弯强度测试对长条状样品进行抗弯强度测试，测试方法为《yb/t 5349-2014 金属材料 弯曲力学性能试验方法》。
32.实施例1中非晶合金抗弯强度为2420mpa。
33.实施例2本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
25.60
al
30.00
ti
22.00
nb
15.00
hf
3.00
ag
2.80y1.50
si
0.10
。
34.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
35.实施例2中非晶形成能力≥6mm，非晶合金维氏硬度测试值为526hv，非晶合金抗弯强度为2640mpa。
36.实施例3本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
26.30
al
28.00
ti
21.40
nb
15.00
hf
5.00
ag
3.00y1.20
si
0.10
。
37.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
38.实施例3中非晶形成能力≥6mm，非晶合金维氏硬度测试值为542hv，非晶合金抗弯强度为2530mpa。
39.实施例4本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
26.70
al
29.00
ti
19.90
nb
15.00
hf
5.00
ag
3.00y1.30
si
0.10
。
40.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
41.实施例4中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为532hv，非晶合金抗弯强度为2610mpa。
42.实施例5本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
27.00
al
25.60
ti
24.00
nb
16.00
hf
4.00
ag
2.10y1.20
si
0.10
。
43.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
44.实施例5中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为535hv，非晶合金抗弯强度为2450mpa。
45.实施例6本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
27.40
al
25.00
ti
24.00
nb
16.60
hf
4.00
ag
1.50y1.45
si
0.05
。
46.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
47.实施例6中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为550hv，非晶合金抗弯强度为2380mpa。
48.实施例7
本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
28.00
al
26.00
ti
24.00
nb
15.00
hf
4.50
ag
1.00y1.40
si
0.10
。
49.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
50.实施例7中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为535hv，非晶合金抗弯强度为2470mpa。
51.实施例8本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
28.60
al
27.00
ti
21.00
nb
17.00
hf
3.50
ag
1.30y1.50
si
0.10
。
52.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
53.实施例8中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为527hv，非晶合金抗弯强度为2670mpa。
54.实施例9本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
29.00
al
27.00
ti
21.50
nb
16.00
hf
3.00
ag
2.00y1.45
si
0.05
。
55.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
56.实施例9中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为548hv，非晶合金抗弯强度为2580mpa。
57.实施例10本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
29.50
al
25.00
ti
21.00
nb
18.00
hf
3.00
ag
2.00y1.40
si
0.10
。
58.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
59.实施例10中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为511hv，非晶合金抗弯强度为2610mpa。
60.实施例11本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
30.00
al
22.00
ti
22.00
nb
16.40
hf
5.00
ag
3.00y1.50
si
0.10
。
61.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
62.实施例11中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为540hv，非晶合金抗弯强度为2570mpa。
63.实施例12本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
30.60
al
21.00
ti
22.60
nb
17.00
hf
4.30
ag
3.00y1.45
si
0.05
。
64.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
65.实施例12中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为511hv，非晶合金抗弯强度为2270mpa。
66.实施例13本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
30.90
al
24.00
ti
21.00
nb
17.00
hf
3.50
ag
2.00y1.50
si
0.10
。
67.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
68.实施例13中非晶形成能力≥6mm，非晶合金维氏硬度测试值为528hv，非晶合金抗弯强度为2710mpa。
69.实施例14本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
31.00
al
25.00
ti
21.00
nb
15.00
hf
4.50
ag
2.50y0.90
si
0.10
。
70.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
71.实施例14中非晶形成能力≥6mm，非晶合金维氏硬度测试值为520hv，非晶合金抗弯强度为2640mpa。
72.实施例15本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
31.50
al
22.00
ti
21.00
nb
18.30
hf
3.60
ag
2.20y1.33
si
0.07
。
73.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
74.实施例15中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为511hv，非晶合金抗弯强度为2380mpa。
75.实施例16本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
32.00
al
23.00
ti
22.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.50y1.42
si
0.08
。
76.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
77.实施例16中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为527hv，非晶合金抗弯强度为2460mpa。
78.实施例17本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
32.50
al
20.00
ti
25.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.00y1.40
si
0.10
。
79.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
80.实施例17中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为528hv，非晶合金抗弯强度为2870mpa。
81.实施例18本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
33.00
al
22.00
ti
22.00
nb
15.40
hf
4.00
ag
2.20y1.30
si
0.10
。
82.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
83.实施例18中非晶形成能力≥10mm，非晶合金维氏硬度测试值为504hv，非晶合金抗弯强度为2800mpa。
84.实施例19本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
33.50
al
20.00
ti
23.00
nb
15.20
hf
5.00
ag
2.00y1.20
si
0.10
。
85.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
86.实施例19中非晶形成能力≥10mm，非晶合金维氏硬度测试值为529hv，非晶合金抗弯强度为2670mpa。
87.实施例20
本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
34.00
al
18.00
ti
22.00
nb
19.70
hf
3.00
ag
2.00y1.25
si
0.05
。
88.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
89.实施例20中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为550hv，非晶合金抗弯强度为2750mpa。
90.实施例21本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
34.50
al
23.30
ti
20.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.00y1.10
si
0.10
。
91.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
92.实施例21中非晶形成能力≥10mm，非晶合金维氏硬度测试值为525hv，非晶合金抗弯强度为2930mpa。
93.实施例22本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
35.00
al
21.00
ti
20.00
nb
16.70
hf
4.00
ag
2.20y1.00
si
0.10
。
94.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
95.实施例22中非晶形成能力≥10mm，非晶合金维氏硬度测试值为521hv，非晶合金抗弯强度为2840mpa。
96.实施例23本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
35.00
al
22.00
ti
20.00
nb
15.80
hf
4.00
ag
2.10y1.00
si
0.10
。
97.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
98.实施例23中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为527hv，非晶合金抗弯强度为2800mpa。
99.实施例24本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
35.50
al
20.00
ti
21.00
nb
17.40
hf
3.00
ag
2.00y1.00
si
0.10
。
100.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
101.实施例24中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为526hv，非晶合金抗弯强度为2770mpa。
102.实施例25本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
36.00
al
16.00
ti
20.00
nb
20.90
hf
4.00
ag
2.00y1.00
si
0.10
。
103.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
104.实施例25中非晶形成能力≥6mm，非晶合金维氏硬度测试值为511hv，非晶合金抗弯强度为2840mpa。
105.实施例26本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
36.50
al
20.00
ti
20.00
nb
15.00
hf
4.60
ag
3.00y0.85
si
0.05
。
106.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
107.实施例26中非晶形成能力≥6mm，非晶合金维氏硬度测试值为509hv，非晶合金抗弯强度为2930mpa。
108.实施例27本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
37.00
al
20.00
ti
15.00
nb
19.90
hf
4.00
ag
3.00y1.00
si
0.10
。
109.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
110.实施例27中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为540hv，非晶合金抗弯强度为2350mpa。
111.实施例28本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
37.50
al
19.00
ti
20.00
nb
15.00
hf
5.00
ag
2.50y0.90
si
0.10
。
112.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
113.实施例28中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为522hv，非晶合金抗弯强度为2650mpa。
114.实施例29本实施例提供了一种非晶合金，组成为zr
38.00
al
17.00
ti
16.00
nb
22.50
hf
3.00
ag
2.50y0.90
si
0.10
。
115.其制备过程与测试过程与实施例1相同。
116.实施例29中非晶形成能力≥8mm，非晶合金维氏硬度测试值为539hv，非晶合金抗弯强度为2780mpa。
117.实施例30采用实施例26中的制备得到的长条状非晶样品，利用pvd工艺，在非晶样品表面镀覆tin层，厚度为5μm。
118.经测试得出，实施例30中的非晶样品力学性能与实施例26非晶样品无明显差异。在进行中性盐雾试验测试后证实，实施例30非晶样品的耐腐蚀能力强于实施例26中未表面处理的非晶样品。
实施例
119.采用实施例26中的制备得到的长条状非晶样品，利用pvd工艺，在非晶样品表面镀覆tisin层，厚度为5μm。
120.同样如同实施例30中的比较方法，在进行中性盐雾试验测试后证实，实施例31非晶样品的耐腐蚀能力强于实施例26中未表面处理的非晶样品。
实施例
121.采用实施例26中的制备得到的长条状非晶样品，利用pvd工艺，在非晶样品表面镀覆crn层，厚度为8μm。
122.同样如同实施例30中的比较方法，在进行中性盐雾试验测试后证实，实施例32非晶样品的耐腐蚀能力强于实施例26中未表面处理的非晶样品。
123.实施例30-32说明在非晶合金表面镀覆tin层、tisin层或者crn层，有助于提升合
金制品的表面性能，使制品的表面能更低、基体离子在使用过程中更难以扩散逸出。通过对三种不同pvd镀层的分析，tin层或者tisin层厚度在3~8μm为宜，而crn镀层需比上述两种镀层厚方能达到理想效果，以6~10μm为宜。
124.生物相容性测试：本发明中，选择实施例26中组成成分，压铸制成长度为20mm、宽度为20mm、厚度为0.3mm的非晶薄片，用于进行生物相容性的测试。
125.测试方法如下：细胞毒性：按照gb/t 16886.5-2017中附录c规定进行 (mtt法)；致敏反应：按照gb/t 16886.10-2017中7.5规定的方法进行（最大剂量法）；皮内反应：按照gb/t16886.10-2017中6.4规定的试验方法进行；皮肤刺激：按照gb/t16886.10-2017中6.3规定的试验方法进行；黏膜刺激：按照gb/t16886.10-2017中规定的试验方法进行；急性全身毒性：按照gb/t16886.11-2011规定的试验方法进行。
126.经第三方检测机构检测，得到结论：mtt细胞毒性实验中细胞存活率为97.8%；皮肤致敏率为0%；无动物皮内反应；动物刺激反应类型为极轻微；口腔黏膜刺激反应程度为极轻微；无急性全身毒性。
127.由测试结果可见，本实施例中的非晶合金生物相容性极好，适合用于医疗器械领域。
128.由上述实施例可以看出，本发明中的非晶合金力学性能好、生物相容性好，形成能力具有商用价值，适合在医疗器械领域使用。
129.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.医用非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的组成为zr
a
al
b
ti
c
nb
d
hf
e
ag
f
y
g
si
h
，a、b、c、d、e、f、g、h为各合金元素对应的原子百分比；各元素对应的原子百分比的范围为：25≤a≤38，15≤b≤30，15≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，1≤f≤3，0.5≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1。2.根据权利要求1所述的医用非晶合金，其特征在于，各元素对应的原子百分比的范围为：30≤a≤35，15≤b≤25，20≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，2≤f≤3，1.0≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1。3.根据权利要求2所述的医用非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的组成为zr
25.00
al
26.00
ti
25.00
nb
18.00
hf
3.00
ag
1.40
y
1.55
si
0.05
、zr
25.60
al
30.00
ti
22.00
nb
15.00
hf
3.00
ag
2.80
y
1.50
si
0.10
、zr
26.30
al
28.00
ti
21.40
nb
15.00
hf
5.00
ag
3.00
y
1.20
si
0.10
、zr
26.70
al
29.00
ti
19.90
nb
15.00
hf
5.00
ag
3.00
y
1.30
si
0.10
、zr
27.00
al
25.60
ti
24.00
nb
16.00
hf
4.00
ag
2.10
y
1.20
si
0.10
、zr
27.40
al
25.00
ti
24.00
nb
16.60
hf
4.00
ag
1.50
y
1.45
si
0.05
、zr
28.00
al
26.00
ti
24.00
nb
15.00
hf
4.50
ag
1.00
y
1.40
si
0.10
、zr
28.60
al
27.00
ti
21.00
nb
17.00
hf
3.50
ag
1.30
y
1.50
si
0.10
、zr
29.00
al
27.00
ti
21.50
nb
16.00
hf
3.00
ag
2.00
y
1.45
si
0.05
、zr
29.50
al
25.00
ti
21.00
nb
18.00
hf
3.00
ag
2.00
y
1.40
si
0.10
、zr
30.00
al
22.00
ti
22.00
nb
16.40
hf
5.00
ag
3.00
y
1.50
si
0.10
、zr
30.60
al
21.00
ti
22.60
nb
17.00
hf
4.30
ag
3.00
y
1.45
si
0.05
、zr
30.90
al
24.00
ti
21.00
nb
17.00
hf
3.50
ag
2.00
y
1.50
si
0.10
、zr
31.00
al
25.00
ti
21.00
nb
15.00
hf
4.50
ag
2.50
y
0.90
si
0.10
、zr
31.50
al
22.00
ti
21.00
nb
18.30
hf
3.60
ag
2.20
y
1.33
si
0.07
、zr
32.00
al
23.00
ti
22.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.50
y
1.42
si
0.08
、zr
32.50
al
20.00
ti
25.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.00
y
1.40
si
0.10
、zr
33.00
al
22.00
ti
22.00
nb
15.40
hf
4.00
ag
2.20
y
1.30
si
0.10
、zr
33.50
al
20.00
ti
23.00
nb
15.20
hf
5.00
ag
2.00
y
1.20
si
0.10
、zr
34.00
al
18.00
ti
22.00
nb
19.70
hf
3.00
ag
2.00
y
1.25
si
0.05
、zr
34.50
al
23.30
ti
20.00
nb
15.00
hf
4.00
ag
2.00
y
1.10
si
0.10
、zr
35.00
al
21.00
ti
20.00
nb
16.70
hf
4.00
ag
2.20
y
1.00
si
0.10
、zr
35.00
al
22.00
ti
20.00
nb
15.80
hf
4.00
ag
2.10
y
1.00
si
0.10
、zr
35.50
al
20.00
ti
21.00
nb
17.40
hf
3.00
ag
2.00
y
1.00
si
0.10
、zr
36.00
al
16.00
ti
20.00
nb
20.90
hf
4.00
ag
2.00
y
1.00
si
0.10
、zr
36.50
al
20.00
ti
20.00
nb
15.00
hf
4.60
ag
3.00
y
0.85
si
0.05
、zr
37.00
al
20.00
ti
15.00
nb
19.90
hf
4.00
ag
3.00
y
1.00
si
0.10
、zr
37.50
al
19.00
ti
20.00
nb
15.00
hf
5.00
ag
2.50
y
0.90
si
0.10
、zr
38.00
al
17.00
ti
16.00
nb
22.50
hf
3.00
ag
2.50
y
0.90
si
0.10
中的一种。4.根据权利要求1-3任一所述的医用非晶合金，其特征在于，所述非晶合金形成能力大于6mm。5.根据权利要求1-3任一所述的医用非晶合金，其特征在于，所述非晶合金表面包含tin层、tisin层或者crn层。6.根据权利要求5所述的医用非晶合金，其特征在于，所述非晶合金mtt细胞毒性实验中细胞存活率为97.8%；皮肤致敏率为0%；无动物皮内反应；动物刺激反应类型为极轻微；口腔黏膜刺激反应程度为极轻微；无急性全身毒性。7.医用非晶合金的制备方法，包括如下步骤，s01：配料；按照非晶合金的组成为zr
a
al
b
ti
c
nb
d
hf
e
ag
f
y
g
si
h
，a、b、c、d、e、f、g、h为各合金元素对应的原子百分比，分别称取金属单质原料；各元素对应的原子百分比的范围为：25≤a≤38，15≤b≤30，15≤c≤25，15≤d≤20，3≤e≤5，1≤f≤3，0.5≤g≤1.5，0.05≤h≤0.1s02：母合金熔料；采用真空电弧炉对称好的原料在坩埚中进行熔炼；原料在坩埚中放置的位置为：zr和hf混合后一半铺设于坩埚底部，然后铺设混合好的
al、ti、nb、ag，最后将另一半zr、hf与y、si混合好的原料覆盖在顶端；熔炼炉内以氩气作为保护气体进行熔炼，至金属原料均匀熔融，形成成分均匀的母合金铸锭；s03：非晶合金成型；将得到的母合金铸锭作为原料，利用真空压铸机和真空压铸工艺制成非晶合金制品。8.根据权利要求7所述的医用非晶合金的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：s04：表面处理；利用pvd在得到的非晶合金制品表面沉积tin层或者tisin层，所述tin层或者tisin层厚度为3~8μm。9.根据权利要求7所述的医用非晶合金的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：s04：表面处理；利用pvd在得到的非晶合金制品表面沉积crn层，所述crn层厚度为6~10μm。10.一种医用非晶合金，用于制作医用吻合器、手术机器人、医用缝线中的金属部件。

技术总结
医用非晶合金，其特征在于，所述非晶合金的组成为Zr


技术研发人员：高宽 王玮
受保护的技术使用者：东莞市逸昊金属材料科技有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/13