整形外科用摩擦焊纯钛/镁合金螺钉的力学性能、腐蚀行为和生物相容性

摘要

在转速为1100、1200和1300 r/min条件下,通过旋转摩擦焊将生物可降解镁合金与商业纯钛异种焊接后加工成螺钉,研究异种接头的性能.金相分析结果表明钛/镁合金接头处连接较好.在镁合金一侧观察到焊缝中心区(WCZ)、动态再结晶区(DRX)、热力影响区(TMAZ)和局部变形区(PDZ).在1300 r/min转速下制备的螺钉具有最高的拉伸强度和剪切强度,分别为173和103.2 MPa.钛/镁合金异种摩擦焊接头在含有Ti3Al的金属间化合物区附近失效.由于晶粒细化(8.57μm)和钛颗粒的影响,从镁合金一侧到焊缝区,硬度值逐渐增大;而钛一侧的硬度值保持不变.浸泡实验显示钛/镁合金接头的腐蚀速率高于纯钛与镁合金的腐蚀速率.此外,1300 r/min转速下制备的接头由于其更好的耐腐蚀性能,显示出更好的生物相容性和细胞活性(98.12％).