近日，课题组在医用可降解合金方向取得了一些最新研究成果，以题“Effective strengthening and toughening in Zn–1Mg alloy with bimodal grain structur achieved by conventional extrusion" 在线发表于国际材料科学领域TOP期《Materials science and  Engineering: A》(影响因子：6.044)。兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位，通讯作者为丁雨田教授，第一作者为李瑞民博士。 

传统的医用金属材料如不锈钢、钛合金及钴基合金，被广泛应用于骨固定装置，肠胃吻合器以及心血管支架。然而，这些“惰性”金属在体内是不可降解的，需要二次手术取出，增加了患者痛苦与经济负担。因此，大力开发合适的可降解金属来避免二次手术是迫切需要的。现有的可降解金属有Mg，Zn 和Fe 三类，Mg和Fe及其合金的降解速率分别过快和过慢，这都是不利于组织修复和愈合的。

Zn及其合金被认为是未来最有前景的可降解植入设备应用的候选材料，由于其良好的生物相容性，适中的降解速率（介于Mg和Fe之间）。Zn元素是人体必需的微量元素，参与人体细胞代谢，基因表达和酶的催化过程。另外，Zn具有抗动脉粥样硬化的功效，在治疗心血管疾病方面有重大价值。然而，纯Zn及其铸态合金的力学性能远不能满足植入应用的性能标准。因此,如何有效改善其力学性能是亟待解决的问题。

   本课题组采用传统挤压工艺，采用适当的的挤压参数成功制备出高强度（屈服强度为289 MPa,抗拉强度为320 MPa）、高塑性（延伸率>30%）的具有双峰晶粒组织的Zn-Mg合金，大大超过其植入应用标准（屈服强度>200 MPa、抗拉强度>300 MPa和延伸率>15-18%）。该合金力学性能的提高归因于挤压后铸态合金的晶粒被显著细化且连续网状共晶的破碎。第二相粒子作为形核位点刺激（PSN）动态再结晶的形成和发展,极大地细化了晶粒。有趣的是，挤压后一种具有大小晶粒的微观组织被形成。细小的晶粒作为“硬畴”起到强化效果，粗大的晶粒作为“软畴”提供塑性。在本研究中，这种“双峰”晶粒结构克服了强塑性权衡，这为今后制备高性能的可降解Zn合金提供了新思路。

该项工作得到了兰州理工大学红柳一级学科经费的资助和甘肃省“创新之星”项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.143850