综述：部分可降解Ti-Mg复合材料在生物医学应用中的最新进展与未来展望

本综述系统阐述了兼具钛（Ti）机械强度与镁（Mg）生物活性的Ti-Mg复合材料研究进展。通过粉末冶金（PM）、熔体渗透等先进技术构建的复合体系，实现了可编程降解介导的孔隙形成（降解后弹性模量低至20-45 GPa）与动态力学适配，其释放的Mg2+离子显著促进成骨活性，为骨科/牙科植入物开发提供了创新思路。

　　

Abstract

Ti-Mg复合材料通过将可降解Mg相嵌入连续Ti基体，巧妙解决了传统钛合金高弹性模量（110 GPa）导致的应力遮挡效应与镁合金机械强度不足的难题。这种"刚柔并济"的设计使材料在植入初期保持Ti框架的力学支撑（强度>200 MPa），随Mg相降解逐步形成多孔结构（孔隙率30-70%），动态匹配骨组织模量（0.01-30 GPa），同时释放的Mg²⁺可激活骨形态发生蛋白（BMP）通路促进成骨。

Manufacturing technologies

粉末冶金（PM）通过Ti/Mg混合粉体烧结（温度500-650°C）实现相分布调控，其中放电等离子烧结（SPS）技术可在10分钟内完成致密化；熔体渗透法将液态Mg（650°C）压入多孔Ti预制体，形成三维互穿结构；液态金属去合金化（LMD）通过选择性腐蚀制备纳米多孔Ti-Mg异质界面。值得注意的是，增材制造（AM）结合选区激光熔化（SLM）能精确控制Mg相的空间排布，实现梯度降解设计。

Classification of Mg phase

Mg相的空间构型直接影响降解动力学：连续网络结构（如Mg-3Zn合金）因全暴露而快速降解（28天失重率>50%），适合早期骨整合；孤立岛状Mg相（如纯Mg颗粒）通过Ti基体屏障作用实现缓释（90天降解率<30%）。透射电镜（TEM）显示，Ti/Mg界面处形成的Ti₃Mg₂金属间化合物可抑制电偶腐蚀，使腐蚀电流密度降低1-2个数量级。

Elastic modulus

复合材料的弹性模量遵循混合法则：含40vol% Mg的Ti-6Al-4V/Mg初始模量为60 GPa，降解后降至28 GPa，接近皮质骨（20 GPa）。超弹性TiNi形状记忆合金（模量42 GPa）与Mg的复合体系更展现出独特的动态刚度调节能力，在循环载荷下保持5%的可恢复应变。

Concluding remarks

该材料体系仍面临三大挑战：降解产物氢气的可控释放、长期植入的界面稳定性、以及个性化结构的临床适配。未来可通过元素掺杂（如Zn²⁺抗菌）、仿生涂层、4D打印等策略优化，推动其向承重骨替代领域迈进。