开发可生物降解的基于Mg-Zn-Zr的临时植入物材料,通过多方向造和激光冲击切割
S Aditya Kudva1, Gajanan Anne2,3, Prakash Kumar4
1Department of Mechanical Engineering, Research Center, Shri Madhwa Vadiraja Institute of Technology and Management, Bantakal, Udupi, Visvesvaraya Technological University (VTU), Belagavi, 590018, Karnataka, India.
Scientific reports
|November 25, 2025
概括
这项研究使用多向造和激光冲击削增强了可生物降解的合金. 这些工艺显著改善了机械性能和降低了腐蚀率,使Mg-4Zn-0.6Zr合金成为骨科生物植入物的有希望的候选人.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 材料工程 材料工程 材料工程
- 整形外科的研究研究.
背景情况:
- 可生物降解的合金为骨科植入物提供了潜力,但在控制降解速度方面面临挑战.
- 开发具有改进机械性能和受控腐蚀的合金对于临床应用至关重要.
研究的目的:
- 开发一种可生物降解的Mg-4Zn-0.6Zr合金,具有增强的散装和表面性能.
- 研究多向造 (MDF) 和激光冲击削 (LSP) 对合金微观结构,机械性能和耐腐蚀性的影响.
主要方法:
- Mg-4Zn-0.6Zr合金经历了5次多向造 (MDF).
- 激光冲击磨 (LSP) 应用于合金表面以进一步增强性能.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM) 和传输电子显微镜 (TEM) 进行了微结构分析.
- 评估了汉克斯平衡盐溶液中的机械性能 (微硬度,终极拉伸强度) 和电化学腐蚀率.
主要成果:
- MDF从180μm显著提炼了颗粒大小到16μm;LSP诱导了进一步的纳米级颗粒提炼.
- 在5次MDF通过后,微硬度增加到101.8HV,LSP后增加到112.6HV.
- 经过3次MDF通过后,最终拉力强度 (UTS) 提高了141%.
- 与同质化样本相比,MDF和LSP处理都将腐蚀率降低了大约一个数量级.
结论:
- 结合的MDF和LSP处理有效地提高了Mg-4Zn-0.6Zr合金的机械性能,并降低了其腐蚀率.
- 改进的性能和有利的腐蚀行为表明,这种合金是作为可生物降解的骨科植入物材料进一步研究的强有力的候选者.
- 使用MG-63骨质细胞样细胞的细胞毒性评估支持其潜在的生物相容性.
