等离子体电解氧化技术提升Ti-Mg二元材料耐腐蚀性能及其在生物医学领域的应用

　　来自多领域交叉团队的研究人员针对航空航天、汽车及生物医学应用对轻量化材料的需求，开展了Ti-Mg二元合金等离子体电解氧化（PEO）涂层腐蚀防护机制研究。通过粉末冶金与PEO技术结合，成功制备出具有双层陶瓷结构（多孔外层+致密阻挡层）的涂层，电化学阻抗提升4个数量级，氢析出实验证实涂层样品降解率显著降低，Ti33组分表现最优。该突破为生物医用植入体和轻质结构件提供了高性能材料解决方案。

　　

为满足航空航天、汽车和生物医学领域对轻量化材料的迫切需求，钛镁（Ti–Mg）二元合金巧妙结合了钛的卓越耐腐蚀性和镁的低密度优势。由于钛与镁的固溶度极低，研究团队采用粉末冶金技术——包括高能球磨、冷压和热等静压——制备出块体合金。为进一步提升耐腐蚀性能，应用了等离子体电解氧化（Plasma Electrolytic Oxidation, PEO）表面处理技术。

所有成分的合金均形成了均匀的双层陶瓷涂层结构：外层多孔，内层为致密的阻挡层，其电阻值比基体高出可达四个数量级（10⁴倍），有效抑制了基体界面处的离子扩散。通过电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy）和氢析出（Hydrogen Evolution）测试评估腐蚀性能，结果显示涂层样品的降解速率显著低于未处理的裸合金。其中Ti33组分在双层涂层中均表现出最高的耐腐蚀性。

表面形貌随成分变化呈现"薄饼状"（pancake-like）、"火山口状"（volcano-like）和"结节状"（nodule-like）等多孔结构特征，这些结构直接影响涂层的防护性能。本研究证明：将非传统粉末冶金工艺与PEO处理相结合，可成功制备出高耐腐蚀的Ti–Mg材料，极大拓展了其在生物医用植入体（如骨科植入物）和轻量化结构部件中的应用潜力。