用于骨修复的Zn-2Al零件激光增材制造：成形性、微观结构与性能

摘要： 锌（Zn）合金因其固有的可降解性、良好的力学性能和生物相容性，成为极具前景的骨修复材料。本研究采用代表性增材制造技术——激光粉末床熔融（LPBF）制备了用于骨修复的Zn-2Al（质量百分比）部件。低能量密度（Ev）导致熔池内高液体粘度形成气孔，从而造成致密化率不足；而高Ev则引发锌粉蒸发并导致LPBF工艺失效。随着Ev增大，所得晶粒及含η-Zn与α-Al相的层状共晶沉淀结构因热积累增强和冷却速率降低而粗化。在优化能量密度114.28 J/mm3条件下，获得了致密化率达98.3±1.4%的完全致密Zn-2Al部件，其硬度达64.5±1.8 Hv、抗拉强度为192.2±5.4 MPa，且具有适中的腐蚀速率0.14 mm/年。体外细胞实验进一步证实其良好生物相容性。研究表明，LPBF制备的Zn-2Al部件是潜在的骨修复材料。