通过激光粉床融合制造的超细细胞欧特克斯生物降解Zn-Ge合金:过程操纵和性能改进
Chengde Gao1, Shuaishuai Zhu1, Xiong Yao1
1State Key Laboratory of Precision Manufacturing for Extreme Service Performance, College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China.
ACS applied materials & interfaces
|August 11, 2025
概括
激光粉床融合增强生物降解-合金. 优化处理产生了>99.5%的密度和超细结构,显著提高了骨植入物的机械强度.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- (Zn) 由于其生物相容性和生物降解性,是用于骨植入物的有希望的生物降解金属.
- 的不良机械性能限制了其作为骨植入物材料的应用.
- 提高机械强度对于可生物降解 Zn 合金的临床转化至关重要.
研究的目的:
- 使用激光粉床融合 (LPBF) 来制造可生物降解的Zn-Ge欧性合金,用于机械增强.
- 研究LPBF加工参数对合金密度和微观结构的影响.
- 评估制造合金的机械性能,细胞兼容性和降解行为.
主要方法:
- 使用激光粉床融合 (LPBF) 增材制造技术制造Zn-Ge合金.
- 通过直角测试优化体积能量密度,以达到高相对密度.
- 微观结构的表征,机械测试 (收益强度,最终抗拉强度) 和降解率分析.
主要成果:
- 实现了优化LPBF参数的最佳相对密度>99.5%.
- 开发出一种独特的超细细胞结构 (∼1.2μm) 与精炼的Zn-Ge欧性相.
- 由于精致的优质结构和半连贯接口,Zn-3Ge合金表现出显著改善的收益强度 (156.81 MPa) 和最终抗拉强度 (178.61 MPa).
- 证明了良好的细胞兼容性和适当的降解速率 (0.265mm/y对于Zn-3Ge).
结论:
- LPBF加工有效地提高了可生物降解Zn-Ge合金的机械性能.
- 超精细的细胞共结构是改善Zn合金机械增强的关键.
- 由LPBF制造的Zn-Ge合金显示了作为可生物降解的骨植入物应用的潜力.
