10吨/年4N5级高纯镁半连续化生产示范装置正式验收交付

2023年11月,由西安交通大学联合宝鸡宝钛装备科技有限公司研制的“10吨/年Mg99995级高纯镁半连续化生产示范装置”在中国西部科技创新港正式验收交付,该示范装置将步入工艺调试和试产的新阶段。金属镁有着极强的还原性,在高纯钛、锆、铪等战略金属还原剂等领域颇具应用潜力。西安交通大学单智伟教授研究团队经过近8年的潜心研究和科研攻关,提出了基于气态原子选择性分离来除杂的新思路,发明了“含杂气化,梯度冷凝,吸附过滤,净密结晶”的系列技术,并联合宝鸡宝钛装备科技有限公司研制了该套生产示范装置,以期实现99.995%高纯镁的低成本规模化稳定制备。

吉林龙岗火山高纯镁橄榄石(Fo～98.5)捕掳晶及其出溶结构的发现和意义

龙岗火山(隋建立等,2007)位于我国吉林省东部,毗邻天池火山,是广义的长白山火山的一部分,其火山活动从晚第三纪持续到现代(樊祺诚等,2002),大约1600 a BP金龙顶子火山的喷发表明,龙岗火山是国内为数不多的活动火山之一.……

可降解高纯镁的溶血性能及其相关影响因素的探讨

目的研究可降解高纯镁的溶血性能,探讨其相关的影响因素。方法分别采用生理盐水(SC)和磷酸盐缓冲液(PBS)2种介质,应用ISO和ASTM标准推荐的不同比例,通过直接接触法(90min)和间接接触法(72h),评价高纯镁的溶血性能,并比较pH值变化和镁离子释放量,分析其对溶血性能的影响。结果在相同比例下,PBS组的溶血率小于SC组(P<0.05);间接接触法72h组的溶血率大于直接接触法90min组(P<0.05);SC组的pH值均大于10,溶血率明显升高;90min内镁离子释放量低于22mg/L。结论在本实验条件下,pH值、接触比例和接触介质是引起高纯镁高溶血率的主要因素,选择PBS缓冲液作为接触介质可能更适合于可降解高纯镁溶血性能的评价。

可降解高纯镁骨钉在体降解分析

目的通过动物实验研究两种高纯镁骨钉的在体降解速率,为高纯镁骨钉的结构设计提供建议。方法将有、无螺纹的高纯镁骨钉分别植入新西兰大白兔左、右侧股骨髁处。24只实验兔随机分为3组,分别在术后8、12、16周被执行安乐死。通过micro-CT扫描及Skyscan CT-analyser软件分析,比较两种不同形状骨钉的在体降解速率,并分析骨钉降解过程中的应力变化。结果有螺纹骨钉的初始表面积[(31.70±0.06) mm^2]显著大于无螺纹骨钉的初始表面积[(29.56±0.22) mm^2]。两种高纯镁骨钉植入8、12、16周后,有螺纹骨钉的降解体积比依次为(26.01±3.44)%、(33.35±5.05)%、(36.84±6.99)%,无螺纹骨钉的降解体积比依次为(22.53±4.78)%、(31.12±6.59)%、(43.22±9.31)%,在相同时间点,两种骨钉的降解体积比之间不存在明显差异。在骨钉植入的16周内,无螺纹骨钉的降解体积与植入时间呈线性关系,有螺纹骨钉的降解体积随植入时间的增加逐渐减小。结论在低承力环境下,高纯镁骨钉的不同形状设计对其在体降解速率的影响不明显。

真空蒸馏法制备高纯镁

在热力学分析的基础上研究工业金属镁的真空蒸馏提纯过程。结果表明,控制蒸馏塔上、中、下三段的温度分别为450、650和700℃时,产物高纯镁的分布较为集中,几乎全部凝结在冷凝塔中间部位塔盘上,蒸出率高达94.5%,经过一次蒸馏即可获得纯度高达99.9995%的高纯金属镁。

辉光放电质谱法测定棒状高纯镁中12种杂质元素

建立了辉光放电质谱法(GD-MS)测定棒状高纯镁中Al、Si、Ca、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Sn、Pb、Bi共12种主要杂质元素的方法。试验表明:棒状样品的放电表面积小、放电容易不稳,将放电电流设在47.0mA、气体流量设在599mL/min时,基体信号稳定且强度可满足测试的要求;预溅射15min可完全消除样品表面的Na、Fe、Ca等元素的污染。27 Al、28Si、52Cr、55 Mn、56Fe、58 Ni、63Cu、64Zn、208Pb、209Bi丰度最高,在中分辨下分析即可得到较好的结果;由于存在40 Ar对40Ca的干扰,所以选择44Ca作为分析同位素,在中分辨下进行分析即可得到较好的结果;120Sn与40 Ar40 Ar40 Ar在分辨率大于7 960时才能完全分开,所以在高分辨模式下以120Sn为测定同位素进行测定。按照实验方法对棒状高纯镁中12种杂质元素进行测定,相对标准偏差(RSD,n=5)为1.8%~10.9%,所有分析结果的标准偏差(SD,n=5)要小于国家标准方法GB/T 13748中的重复性限量;测定值与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法及电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)标准加入法的结果进行比对,大部分元素符合性较好,由于棒状镁样品的相对灵敏度因子(RSF)与标准RSF存在差异,Fe、Cu、Zn元素测定值差别较大,但是测定结果对高纯物质纯度定级无太大影响。

高纯镁在体内定量载荷下的降解行为

目的定量研究力学载荷对高纯镁在体内降解的影响。方法将直径2 mm、长14 mm的圆柱状高纯镁（99. 99 wt.%）试件装配到聚醚醚酮（PEEK）制成的圆环上。PEEK环可使镁试件分别处于3种应力状态：无应力、压应力[（6. 2±0. 6） MPa]和拉应力[（4. 6±0. 1） MPa]。将不同应力状态的试件植入SD大鼠背部皮下4周后取出。通过试件失重、剩余体积、表面形貌和周围软组织染色分析高纯镁的降解行为。结果植入大鼠皮下的高纯镁试件均出现降解,并且被胶原纤维囊包裹。受到压、拉应力的试件与无应力试件在失重和剩余体积上无显著差别。在各应力状态下的试件都趋于均匀腐蚀。结论在体内皮下环境中,PEEK环对高纯镁施加4-6 MPa压、拉应力对高纯镁降解行为无明显影响。研究结果为镁基可降解植入物的设计与临床应用提供理论依据。

杂质对高纯镁合金耐蚀性的影响

抗腐蚀高纯镁合金在 2 0世纪 80年代中期研制成功后 ,在 90年代出现了镁合金压铸件在汽车工业中的应用迅速增长的势头。所谓高纯度 ,指的是在商业交往中对镁合金中的杂质Ni和Cu的含量有了严格的限制 ,至于对杂质Fe含量的限制 ,因其允许含量与镁合金成分中Al和Mn的含量有着直接关系 ,且受到熔化温度的影响 ,情况较为复杂。当Mn含量高时 ,Mn可中和Fe的有害影响而对合金起良好的作用 ;另一方面 ,当合金在低温浇注时则会出现形成沉淀物的问题。本文除了对以上问题作了详细的试验和分析外 ,还对AZ91及AM 5 0两种最常用的镁合金中Fe和Mn的极限值进行了探索。实验采用压铸及金属型两种铸造方法进行 ,极限值的标准以ASTMB94及EN 175 3为依据。

加入不同粒度的氧化锆对高纯镁锆砖性能的影响

向高纯镁锆砖中加入不同粒度的氧化锆,在相同的工艺条件下研究加入相同数量氧化锆细粉、60~140目氧化锆空心球、0.2~1 mm氧化锆颗粒对高纯镁锆砖性能的影响。结果表明:在配料组成中加入各种不同粒度的氧化锆对高纯镁锆砖的体积密度、显气孔率、常温耐压强度、高温抗折强度和热震稳定性的变化都会产生不同程度的影响。

短流程制备高纯镁的工艺研究

通过对结晶过滤器和精炼剂的开发应用,以及在生产过程中建立质量控制体系等一系列措施来达到用短流程方法生产出合格的高纯镁。

高纯镁吻合钉与钛合金吻合钉用于兔肠吻合术的对比研究

目的比较可降解高纯镁吻合钉和钛合金吻合钉用于兔肠吻合术的可行性及安全性,探讨高纯镁吻合钉体内降解规律。方法将24只新西兰兔分为高纯镁组和钛合金组,每组12只,分别应用广内角高纯度镁吻合钉和医用钛合金吻合钉行肠吻合术,比较两组兔的手术时间。术后1、2、3周每组各处死4只兔子,观察比较吻合口周围脓肿、吻合口瘘以及吻合口粘连评分、吻合口破裂压等评估吻合口愈合情况;通过大体观察和扫描电子显微镜观察评估吻合钉的降解情况。结果两组兔手术时间差异无统计学意义;高纯镁吻合钉在组织切割闭合过程中无卡顿,具有良好的塑形能力;两组吻合口在各实验时间点均未见明显脓肿和瘘,吻合口粘连评分差异无统计学意义;两组吻合口切开观察黏膜层及浆膜层整齐、光滑,无明显狭窄。吻合口破裂压检测显示,两组吻合钉早期提供的结合力相似,后期高纯镁吻合钉脱落后吻合口破裂压两组比较无统计学差异。术后各实验时间点吻合钉降解的大体评估和扫描电镜观察显示,钛合金吻合钉基体完整,基体表面结构清晰,高纯镁吻合钉在术后第2周开始出现降解脱落,降解腐蚀在整个实验过程较为缓和,无明显钉体崩裂。结论高纯镁吻合钉在肠吻合术中表现出较好的机械力学性能和耐腐蚀性能,其降解过程可以与肠管愈合所需的动态结合力和愈合时间相匹配,在降解的同时达到与钛合金吻合钉同样的肠吻合愈合效果。

高纯镁基氧化物中11种元素在电感耦合等离子体焰中的光谱干扰探讨

探讨了高纯镁基氧化物中11种元素:B、S、Ca、K、Si、Na、Fe、Mn、Pb、Cd、Al在电感耦合等离子体焰中的光谱干扰情况,利用镁的基体溶液,模拟高纯镁基氧化物溶液,配制11种元素的系列标准工作溶液进行光谱干扰试验研究,通过对11种元素的原子线和离子线分别进行扫描,对各谱线的叠加情况进行分析,确定基体干扰,优选出镁基溶液中11种元素的分析谱线。确定了方法的相对标准偏差、检出限和检测下限,可用于高纯镁基氧化物中镁含量不大于20 mg/mL的含杂元素的测定。

基于电感耦合等离子体高纯镁基氧化物中共存元素光谱特征

研究高纯镁基氧化物中共存元素在电感耦合等离子体焰中光谱特征及规律。通过试验研究了含镁基体和不含镁基体条件下,钾、钠、钙、铅、铁、镉、硼、硫、硅、铝、锰11种元素的分析谱线、高频发生器功率、垂直观测高度、雾化器流量在电感耦合等离子体焰中的光谱特征,优选了产生最大信背比的光谱参数。模拟高纯系列镁基氧化物基体,进行共存元素与背景发射光谱特征的研究,为建立高纯镁基氧化物中痕量杂质元素的检测方法奠定了基础。

一步法制取高纯镁工艺研究

国内硅热还原法炼镁品质总体仍有提高空间,原生镁锭中硅、铝、锰、铁杂质元素含量均处于不同程度超标情况,几乎都达不到Mg9995以上高纯镁成分。本文拟通过在还原系统中增加还原罐结晶过滤器、添加特殊精练剂,并对生产工艺全过程进行有效控制,实现一步法生产高纯镁。

用硫酸镁代替高纯镁对重熔用镁锭中硅的测定

本文介绍重熔用镁锭(1—3级)中硅的测定用硫酸镁代替高纯镁做底液,绘制工作曲线,该方法具有快速、准确、成本低、污染少的优点。

高纯镁合金生产方法

美国专利(专利号No5248477)提出一种不使用氯化物生产高纯镁合金的方法。此法包括在坩埚内,温度～660℃条件下,不断搅拌中熔炼镁。熔体表面受气体相保护,从而金属不被氧化。把合金组分(铝和锰)置于第2个坩埚中,并加热至熔化温度,然后把2个坩埚内的金属混合在一起。除加入锰和铝外,也可按此混合法把锌、硅、钙、铋、钇、钍、稀土以及其他金属加入镁合金中。

宝钛集团、西安交大联合研制的4N级高纯镁半连续化示范装置交付

近日,宝钛集团装备科技公司联合西安交通大学研制的4N级高纯镁半连续化示范装置,在中国西部科技创新港交付。宝钛装备科技公司总经理武建文参加示范装置验收交付会。在验收交付会上,宝钛装备科技公司与西安交大研究团队逐一核准装置的设计、验收指标。前期测试表明,该示范装置满足并部分超越设计指标,标志着该示范装置将步入工艺调试和试产的新阶段。同时,双方还围绕该装置的基本设计原理、装置设计制造重难点等问题进行了复盘总结,为后续双方持续发挥产学研联合攻关作用,迭代升级高纯示范装置积累了宝贵经验。

仿花瓣效应超疏水涂层提高纯镁抗腐蚀性和生物相容性（英文）

由于具有完全可降解性和良好的机械性能,镁及其合金被誉为"下一代生物医用金属材料".然而,过快的降解速率和较差的生物相容性制约着它们在临床上的应用.受"花瓣效应"启发,本文利用含有油酸钠的溶液,通过水热法在纯镁表面制备了超疏水且具有高粘附力的涂层.涂层表面的片状微纳结构和低表面自由能的油酸根赋予涂层超疏水性.水滴与涂层表面之间封存的空气以及固液界面间的范德华力,使水滴在涂层表面显示出高粘附性(即使倒置180°,水滴也不会从材料表面脱落).本工作评价了所制备超疏水涂层的化学稳定性和机械稳定性.动电位极化曲线和阻抗谱测试都表明所制备涂层具有良好的抗腐蚀性.此外,细胞(人脐静脉内皮细胞)毒性、细胞迁移以及细胞粘附等结果都表明超疏水涂层具有良好的细胞相容性.最后,溶血率和血小板粘附测试表明超疏水涂层的血液相容性也有明显提升.利用超疏水高粘附力涂层改善纯镁抗腐蚀性和生物相容性的思路有望拓展镁在生物医用领域的应用.

提高镁合金耐蚀性的方法

介绍制备高纯和较高纯镁合金的工艺方法,采用“相反温度梯度”工艺降低镁合金液中Fe等金属杂质和Cl-等非金属杂质的含量,从而提高了镁合金的耐蚀性。

探针原子化石墨炉原子吸收法测定高纯金属镁中痕量铝

采用探针恒温原子化技术的石墨炉原子吸收 ,测定高纯金属镁中的痕量铝 ,利用样品中的基体镁转化成硝酸镁成为一种有效基体改进剂 ,进一步改善了铝的分析性能。实验优化了仪器条件和分析方法。结果表明 ,在有Mg(NO3) 2 存在时 ,可显著提高探针原子化测铝的灰化温度 ,降低原子化温度 ,并且使铝的灵敏度提高了 50 %。方法的检出限为 2 .2× 1 0 - 1 1 gAl,测定 50 μg/LAl标准溶液的相对标准偏差 (n =1 2 )为 3.1 %。用该法测定了 4个金属镁内部管理样品中Al的含量 ,结果与推荐值相符合 ,其RSD(n =6)为 3.4%～ 1 1 .0 %。