【摘 要】
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生物可降解金属材料因其良好的生物相容性和生物可降解性而受到人们的广泛关注。其中镁基合金和铁基合金研究较早,但由于镁基合金降解速率过快,铁基合金降解速率过慢而无法完美匹配人体组织修复需求,从而限制其大规模临床应用。锌的降解速率介于镁、铁基之间,更适合做骨修复、心脏支架等植入器械。但锌的力学性能较差,现仍无法满足临床应用的要求。本研究通过微合金化的方式,制备三种不同Mg含量的铸态生物可降解Zn-x M
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生物可降解金属材料因其良好的生物相容性和生物可降解性而受到人们的广泛关注。其中镁基合金和铁基合金研究较早,但由于镁基合金降解速率过快,铁基合金降解速率过慢而无法完美匹配人体组织修复需求,从而限制其大规模临床应用。锌的降解速率介于镁、铁基之间,更适合做骨修复、心脏支架等植入器械。但锌的力学性能较差,现仍无法满足临床应用的要求。本研究通过微合金化的方式,制备三种不同Mg含量的铸态生物可降解Zn-x Mg合金（x=0.02,0.08,0.15 wt.%）。采用搅拌摩擦加工技术（FSP,friction stir processing）对铸态Zn-Mg生物合金进行加工。利用EBSD、SEM、EDS、拉伸、电化学试验和静态/动态降解浸泡失重试验等方法,研究FSP改性对合金微观组织、力学性能及降解行为的影响。研究表明:经FSP后,合金显微组织得到有效细化,力学性能显著提升。其中Zn-0.02Mg合金晶粒细化程度最大,平均晶粒尺寸从铸态时的3000μm降低至111.5μm。此外,Zn-0.15Mg合金FSP后平均晶粒尺寸最小,仅为6.2μm。加工参数为1000/200的Zn-0.02Mg合金力学性能较其铸态合金提升最明显,抗拉强度提升约6倍。通过对加工区晶体学特征分析发现,加工区具有较强的{0001}基面织构（织构强度最高为42.49）,晶粒C轴倾向于平行加工方向。此外,Zn-Mg合金FSP以动态再结晶的方式实现晶粒细化,其中以连续动态再结晶为主,伴随发生不连续动态再结晶和几何动态再结晶。采用45°变角度加工后,与同向两道次加工相比,织构强度显著降低,降低55.7%。电化学试验和静态/动态降解浸泡失重试验结果表明,Mg含量对Zn-Mg合金耐蚀性有很大影响,随着Mg含量的提高,腐蚀速率逐渐升高。Zn-Mg合金可以通过FSP细化晶粒,进而提高Zn-Mg合金耐蚀性。经FSP后的Zn-Mg合金初始腐蚀速率较铸态合金降低约50%。FSP对加工参数为1000/200的Zn-0.15Mg合金动态降解时的腐蚀速率影响最大,腐蚀速率较其铸态合金降低2.77倍。铸态Zn-Mg合金表面出现明显不规则区域腐蚀和沿晶腐蚀。FSP后,Zn-Mg合金表面出现均匀点蚀。腐蚀产物主要为Zn3（PO4）2、Zn CO3、Zn（OH）2。
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