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基于良好生物相容性和力学性能,近二十年来可降解生物医用金属材料成为植入材料领域研究的热点。以镁及镁合金和铁及铁合金为代表进行了大量研究,但因前者降解速率过快、而后者降解速率过慢的问题制约其在临床上的应用。锌及其合金是近几年来被发现的一种新型生物可降解金属材料,且比镁耐腐蚀,比铁易腐蚀,可避免降解过快或者过慢引发的问题。但是,纯锌力学性能较差,无法满足植入体内材料所要求的力学性能,这是制约其发展的重要因素。为了改善纯锌的力学性能,本课题设计并采用热挤压成型工艺制备了Zn-Sn和Zn-Zr两种体系六种成分的新型生物锌合金。表征和分析了不同Sn、Zr含量对锌合金微观组织结构、物相成分、显微硬度、拉伸性能等的影响规律;对比了两种体系合金的降解过程和腐蚀机理,并对其生物相容性进行了评价。研究结果如下:挤压态Zn-Sn合金的成分分别为Zn-0.9Sn、Zn-1.4Sn和Zn-1.9Sn。ZnSn合金中的Zn和Sn并没有形成固溶体或者中间相,富锡相均匀分布于其基体中。Zn-Sn合金的拉伸强度、屈服强度和延伸率与纯锌相比均有了一定程度的改善,最大增幅分别达到21.3%、29.9%和68.6%。Zn-Sn合金的耐腐蚀性随着Sn含量的增加而提高,Zn-1.9Sn的耐蚀性最优,降解速率仅为0.08 mm/y。Zn-Sn合金的生物相容性评价表明其虽有良好的血液相容性,但细胞相容性并不理想,会产生细胞毒性。挤压态Zn-Zr合金的成分分别为Zn-0.5Zr、Zn-0.8Zr和Zn-1.1Zr。ZnZr合金中的Zn和Zr会形成中间相Zn2Zr,其主要存在于富锆相中。Zn-Zr合金的拉伸强度、屈服强度和延伸率比纯锌分别提高了69.9%、54.6%和19.6%。Zn-Zr合金的耐蚀性会随着Zr含量的增加而增强,Zn-1.1Zr和Zn-0.8Zr的耐蚀性相对较好。与Zn-Sn合金对比,Zn-Zr合金具有更加优良的血液相容性和细胞相容性,细胞毒性实验结果也表明其对细胞无毒性,甚至会促进细胞的生长增殖。综合对比各项性能,Zn-Zr合金的性能明显优于Zn-Sn合金。Zn-Zr合金的力学性能、降解速率和生物相容性均符合可降解生物医用金属材料的要求,其中Zn-0.8Zr各项指标优异,是最佳的可降解生物锌合金材料。