Advanced magnesium-based materials prepared by Spark Plasma Sintering

Abstract

Magnesium-based alloys show promise for biomedical implants due to their light- weight, biocompatibility, and bioresorbability but face challenges with corrosion and me- chanical strength. This thesis explores the potential of Spark Plasma Sintering (SPS) powder metallurgy method to improve their properties. The study investigates three magnesium alloys containing yttrium and/or neodymium, focusing on the effects of sin- tering conditions and the influence of mechanical milling before sintering. The research examines how sintering temperature, pressure, and holding time impact the microstruc- ture, mechanical performance, and corrosion behavior of the alloys. Results demonstrate that optimized SPS parameters lead to improved mechanical strength and corrosion re- sistance. These findings demonstrate SPS as an effective method for tailoring magnesium alloys for biomedical use.

Horčíkové zliatiny sú sľubnými materiálmi pre biomedicínske implantáty vďaka svojej nízkej hmotnosti, biokompatibilite a bioresorbovateľnosti, ale čelia výzvam spojeným s koróziou a mechanickou pevnosťou. Táto práca skúma potenciál práškovej metódy Spark Plasma Sintering (SPS) na zlepšenie ich vlastností. Skúmané boli tri horčíkové zliatiny obsahujúce ytrium a/alebo neodym, pričom sa kládol dôraz na vplyv podmienok kom- paktizácie prášku a mechanického mletia pred kompaktizáciou. Výskum sa zameriava na vplyv teploty, tlaku a času kompaktizácie na výslednú mikroštruktúru, mechanické vlast- nosti a koróznu odozvu zliatín. Výsledky ukazujú, že optimalizáciou parametrov SPS je možné zvýšiť mechanickú pevnosť a odolnosť voči korózii. Na základe získaných výsled- kov možno konštatovať, že metóda SPS má potenciál pri príprave horčíkových zliatin pre biomedicínske použitie.