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增材制造制备Zn–Nd合金的成形质量、力学性能及抗炎活性

Forming quality, mechanical properties, and anti-inflammatory activity of additive manufactured Zn–Nd alloy

摘要目的:锌具有良好的降解性能和生物相容性,被视为一种很有前途的骨修复材料.然而,锌金属作为骨植入物时的力学强度难以满足承重骨修复的需求,并存在炎症反应的风险.本文旨在探讨稀土钕合金化对锌骨植入物激光成形质量的影响,为改善锌合金的成形质量、提高力学性能及增加抗炎活性提供理论依据.创新点:1.在增材制造过程中,添加钕能够有效改善锌基合金的成形质量;2.稀土钕提高了锌基合金的力学性能,同时也赋予了抗炎活性.方法:1.通过实验对比锌钕合金的表面形貌,计算出相应的致密度,并分析钕对锌基合金成形质量的影响(图2);2.基于不同实验对比锌钕合金的微观组织结构及力学强度的变化,并探讨稀土钕提高力学性能的原因(图3～5和表1);3.通过电化学实验和浸泡实验,分析稀土钕对降解性能的影响(图6和7);4.基于体外生物学实验,对比分析钕对抗炎活性和细胞活性的影响(图8和9).结论:1.稀土钕提高了激光增材制造锌合金的成形质量,并使其致密化率高达98.71％;2.钕合金化有助于晶粒细化和第二相强化,使极限抗拉强度提高到了(119.3±5.1)MPa;3.钕合金化能抑制促炎因子的释放,促进抗炎因子的释放,进而使锌钕部分具有良好的抗炎活性,而细胞培养试验也表明其具有良好的生物相容性.

作者 Ci-jun SHUAI ^[1] Ming-li YANG ^[2] Fang DENG ^[2] You-wen YANG ^[3] Shu-ping PENG ^[4] Fang-wei QI ^[2] Chong-xian HE ^[2] Li-da SHEN ^[5] Hui-xin LIANG ^[5] 学术成果认领

作者单位 Institute of Bioadditive Manufacturing, Jiangxi University of Science and Technology, Nanchang 330013, China;State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing, Central South University, Changsha 410083, China;Shenzhen Institute of Information Technology, Shenzhen 518172, China ^[1] Institute of Bioadditive Manufacturing, Jiangxi University of Science and Technology, Nanchang 330013, China ^[2] Institute of Bioadditive Manufacturing, Jiangxi University of Science and Technology, Nanchang 330013, China;Jiangsu Key Laboratory of Precision and Micro-Manufacturing Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China ^[3] School of Basic Medical Science, Central South University, Changsha 410083, China;School of Energy and Machinery Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Nanchang 330013, China ^[4] Jiangsu Key Laboratory of Precision and Micro-Manufacturing Technology, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China ^[5]

关键词锌钕合金激光粉末熔融抗炎活性力学性能 Zn–Nd alloy Laser powder bed fusion (LPBF)Anti-inflammatory activity Mechanical properties

分类号 TG146.13 TG665 R318.08（医用一般科学）

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发布时间 2020-11-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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