采用粉末注射成型法制备可生物降解的高熵Zn–Fe–Mg–Mn–Ti–Si合金

《physica status solidi (a)– applications and materials science》：Production of Biodegradable High-Entropy Zn–Fe–Mg–Mn–Ti–Si Alloy by Powder Injection Molding Method

本研究采用机械合金化-粉末注射成型法制备Zn-Fe-Mg-Mn-Ti-Si高熵合金，通过消除金属间化合物提升延展性，并利用密度泛函理论计算验证其机械性能，为生物可降解临时植入物提供理论支持。

　　

摘要

本文介绍了一种通过机械合金化-粉末注射成型方法制备的生物相容性和可生物降解的高熵Zn–Fe–Mg–Mn–Ti–Si合金，用于临时植入物的应用。Mg、Fe和Zn合金属于可生物降解的金属。Mg合金在分解过程中会释放H?，导致其降解速度过快；Fe合金的降解速度较慢；而Zn合金的降解速度介于两者之间。Zn合金的主要缺点是延展性较低以及容易形成金属间化合物。通过形成面心立方或体心立方相并消除金属间化合物，可以提高其延展性。高熵合金更倾向于形成固溶体而非脆性的金属间化合物。采用机械合金化-粉末注射成型工艺可以有效防止金属间化合物的形成。该工艺还能减少材料成分的偏析，从而获得均匀的微观结构。首先对金属粉末进行机械合金化处理，随后使用聚乙烯、石蜡和硬脂酸作为聚合物粘合剂进行混合。原料中粘合剂占比45%，合金粉末占比55%。注射成型后去除粘合剂，并在320°C下进行烧结处理。本文对所得合金的机械性能、耐腐蚀性能和生物降解性能进行了研究。此外，还利用基于第一性原理的密度泛函理论代码计算了其机械性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。