journal article·2026-05Open access

Grain refinement and corrosion behavior of biodegradable Mg: A review on mechanisms and controversies

Jialu Tian, Jiahua Ni, Xiaonong Zhang, Xuanyong Liu, Wenhui Wang

Abstract

Modifying grain boundaries (GBs) and interfacial structures is a classic and critical strategy for altering the properties of metallic materials. Controlling grain boundaries can significantly improve the mechanical properties, corrosion resistance, and biocompatibility of biodegradable magnesium (Mg) alloys. However, the complex microstructural changes that occur during grain refinement have led to conflicting research findings regarding how GBs influence the corrosion resistance of Mg alloys. Guided by the concept of material plainification and drawing on established microstructural design principles for industrial Mg alloys, this study systematically analyzes the positive and negative roles of grain boundaries, while separately evaluating the effects of accompanying factors, including texture, twins, dislocations, and secondary phases. By integrating these factors, this research proposes a dialectical framework that elucidates how various microstructural factors influence the degradation of Mg alloys during grain refinement. This study not only provides a theoretical basis for resolving the controversy regarding grain refinement and corrosion in biodegradable Mg alloys but also offers a novel approach and practical guidance for designing high-performance, simplified-composition medical Mg alloys based on industrial experience.
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OpenAlex topics: Magnesium Alloys: Properties and Applications · Orthopaedic implants and arthroplasty · Aluminum Alloys Composites Properties

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References (100+)

Show source-provided references
1. Zhao · Biomaterials · 2017 · 112 · 28710.1016/j.biomaterials.2016.10.017 ↗
2. Zheng · Mater. Sci. Eng.: R: Rep. · 2014 · 77 · 110.1016/j.mser.2014.01.001 ↗
3. Zhang · Nat. Med. · 2016 · 22 · 116010.1038/nm.4162 ↗
4. Sun · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 5910.1016/j.jma.2024.01.023 ↗
5. Zhang · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 38410.1016/j.jma.2022.05.009 ↗
6. Li · J. Magnes. Alloys · 2025 · 13 · 486210.1016/j.jma.2025.06.003 ↗
7. Yang · Bioact. Mater. · 2024 · 38 · 374
8. Motaharinia · Mater. Futures · 2025 · 410.1088/2752-5724/ad9493 ↗
9. Yuan · Acta Metall. Sin. · 2017 · 53 · 1168
10. Han · Adv. Sci. · 2020 · 7
11. Li · Adv. Mater. · 2023 · 36
12. Adhikari · Acta Biomater. · 2019 · 98 · 21510.1016/j.actbio.2019.04.061 ↗
13. Cámara-Torres · Bioact. Mater. · 2021 · 6 · 1073
14. Liu · Acta Biomater. · 2020 · 108 · 20710.1016/j.actbio.2020.03.044 ↗
15. Wang · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2024 · 16 · 1580910.1021/acsami.3c18547 ↗
16. Liu · Chem. Eng. J. · 2025 · 521
17. Xie · J. Magnes. Alloys · 2025 · 13 · 297810.1016/j.jma.2025.05.009 ↗
18. Origin clips from origin (China), https://originmedtech.com/col.jsp?id=147, Accessed April 22, 2026.
19. Q. Medical. Percutaneous medical suture anchors from Q3 medical (Ireland), https://q3medical.com/, Accessed April 22, 2026.
20. B. b. GmbH. Resorbable magnesium membrane from Botiss (Germany), https://botiss.com/, Accessed April 22, 2026.
21. SAG. Cortical screws from Syntellix AG (Germany), https://www.syntellix.de/en/home.html, Accessed April 22, 2026.
22. Reed · 2008
23. Shi · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 60810.1016/j.jma.2022.06.010 ↗
24. Zhang · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 53010.1016/j.jma.2022.05.007 ↗
25. Choudhary · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 39410.1016/j.jma.2023.12.012 ↗
26. Poblano-Salas · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 34510.1016/j.jma.2023.12.010 ↗
27. Ralls · J. Magnes. Alloys · 2024 · 12 · 110.1016/j.jma.2023.12.006 ↗
28. Reck · Science · 2012 · 337 · 69010.1126/science.1217501 ↗
29. Mathieu · Corros. Sci. · 2003 · 45 · 274110.1016/S0010-938X(03)00109-4 ↗
30. Galicia · Corros. Sci. · 2009 · 51 · 178910.1016/j.corsci.2009.05.005 ↗
31. Walter · J. Biomed. Mater. Res. A · 2014 · 103 · 99010.1002/jbm.a.35247 ↗
32. Riaz · J. Biomed. Mater. Res. B: Appl. Biomater. · 2018 · 107 · 197010.1002/jbm.b.34290 ↗
33. Rout · Biomed. Phys. Eng. Express · 2022 · 810.1088/2057-1976/ac6d81 ↗
34. Li · Nat. Mater. · 2017 · 16 · 70010.1038/nmat4929 ↗
35. Li · Science · 2019 · 364 · 73310.1126/science.aaw9905 ↗
36. Wang · Bioact. Mater. · 2021 · 6 · 4333
37. Forsyth · Nat. Commun. · 1946 · 158 · 87510.1038/158875a0 ↗
38. Valiev · Phys. Status Solidi (a) · 1983 · 77 · 9710.1002/pssa.2210770111 ↗
39. Valiev · Phys. Status Solidi (a) · 1986 · 97 · 1110.1002/pssa.2210970102 ↗
40. Valiev · Phys. Status Solidi (a) · 1980 · 61 · K9510.1002/pssa.2210610247 ↗
41. Mahjoub · Comput. Mater. Sci. · 2022 · 21010.1016/j.commatsci.2021.111042 ↗
42. Shahnooshi · J. Cryst. Growth · 2019 · 518 · 1810.1016/j.jcrysgro.2019.04.015 ↗
43. Raabe · Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. · 2014 · 18 · 25310.1016/j.cossms.2014.06.002 ↗
44. Pande · Prog. Mater. Sci. · 2009 · 54 · 68910.1016/j.pmatsci.2009.03.008 ↗
45. Schiøtz · Scr. Mater. · 2004 · 51 · 83710.1016/j.scriptamat.2004.05.013 ↗
46. Lu · Nat. Rev. Mater. · 2016 · 1 · 110.1038/natrevmats.2016.19 ↗
47. Sun · Mater. Today · 2020 · 38 · 11410.1016/j.mattod.2020.04.005 ↗
48. Tiamiyu · Nat. Mater. · 2022 · 21 · 78610.1038/s41563-022-01250-0 ↗
49. Zhao · Corros. Sci. · 2008 · 50 · 193910.1016/j.corsci.2008.04.010 ↗
50. Liu · Corros. Sci. · 2009 · 51 · 60210.1016/j.corsci.2008.12.015 ↗
51. Shi · Corros. Sci. · 2011 · 53 · 22610.1016/j.corsci.2010.09.016 ↗
52. Qiao · Corros. Sci. · 2012 · 61 · 18510.1016/j.corsci.2012.04.030 ↗
53. Cao · Corros. Sci. · 2013 · 75 · 7810.1016/j.corsci.2013.05.018 ↗
54. Cao · Corros. Sci. · 2016 · 111 · 83510.1016/j.corsci.2016.05.041 ↗
55. Williams · Electrochim. Acta · 2010 · 55 · 782410.1016/j.electacta.2010.03.023 ↗
56. Liu · Scr. Mater. · 2008 · 58 · 42110.1016/j.scriptamat.2007.10.027 ↗
57. Song · Jom · 2012 · 64 · 67110.1007/s11837-012-0341-1 ↗
58. Song · Corros. Sci. · 2012 · 63 · 10010.1016/j.corsci.2012.05.019 ↗
59. Cao · Corros. Sci. · 2015 · 94 · 25510.1016/j.corsci.2015.02.002 ↗
60. Song · Corros. Sci. · 1997 · 39 · 198110.1016/S0010-938X(97)00090-5 ↗
61. Song · Corros. Sci. · 2015 · 98 · 75810.1016/j.corsci.2015.05.047 ↗
62. Peng · Surf. Sci. · 1990 · 233 · 28310.1016/0039-6028(90)90641-K ↗
63. Song · Corros. Sci. · 1998 · 40 · 176910.1016/S0010-938X(98)00078-X ↗
64. Yao · Appl. Surf. Sci. · 2000 · 158 · 11210.1016/S0169-4332(99)00593-0 ↗
65. Baril · Corros. Sci. · 2001 · 43 · 47110.1016/S0010-938X(00)00095-0 ↗
66. Kwak · J. Alloys Compd. · 2011 · 509 · 818910.1016/j.jallcom.2011.04.125 ↗
67. Taheri · Corros. Sci. · 2012 · 59 · 22210.1016/j.corsci.2012.03.001 ↗
68. Jones · 1996
69. Samaniego · Corros. Sci. · 2014 · 89 · 10110.1016/j.corsci.2014.08.015 ↗
70. Yao · Appl. Surf. Sci. · 2001 · 173 · 5410.1016/S0169-4332(00)00878-3 ↗
71. KubÁSek · Trans. Nonferrous Met. Soc. China · 2013 · 23 · 121510.1016/S1003-6326(13)62586-8 ↗
72. Karagoz · ECS J. Solid State Sci. Technol. · 2014 · 4 · P110.1149/2.0151412jss ↗
73. Alvarez-Lopez · Acta Biomater. · 2010 · 6 · 176310.1016/j.actbio.2009.04.041 ↗
74. Liao · Corros. Sci. · 2012 · 61 · 20810.1016/j.corsci.2012.04.039 ↗
75. Ralston · Scr. Mater. · 2010 · 63 · 120110.1016/j.scriptamat.2010.08.035 ↗
76. Yao · Appl. Surf. Sci. · 2000 · 158 · 11210.1016/S0169-4332(99)00593-0 ↗
77. Santamaria · Electrochim. Acta · 2007 · 53 · 131410.1016/j.electacta.2007.03.019 ↗
78. Liu · Corros. Sci. · 2009 · 51 · 111510.1016/j.corsci.2009.02.017 ↗
79. Kim · Corros. Sci. · 2013 · 75 · 22810.1016/j.corsci.2013.05.032 ↗
80. Shrestha · ECS Trans. · 2018 · 85 · 67110.1149/08513.0671ecst ↗
81. Han · Corros. Sci. · 2012 · 63 · 31610.1016/j.corsci.2012.06.011 ↗
82. Bahmani · J. Magnes. Alloys · 2022 · 10 · 260710.1016/j.jma.2022.09.007 ↗
83. Seong · Acta Biomater. · 2015 · 11 · 53110.1016/j.actbio.2014.09.029 ↗
84. Cao · Corros. Sci. · 2015 · 90 · 17610.1016/j.corsci.2014.10.012 ↗
85. Du · Bioact. Mater. · 2020 · 5 · 219
86. Song · Corros. Sci. · 2011 · 53 · 36210.1016/j.corsci.2010.09.044 ↗
87. Shaw · 2003 · 693
88. Zhou · Corros. Sci. · 2010 · 52 · 103510.1016/j.corsci.2009.11.030 ↗
89. Mercier · J. Electrochem. Soc. · 2018 · 165 · C4210.1149/2.0621802jes ↗
90. Wang · Acta Biomater. · 2020 · 101 · 57510.1016/j.actbio.2019.10.036 ↗
91. Hamu · J. Alloys Compd. · 2009 · 468 · 22210.1016/j.jallcom.2008.01.084 ↗
92. Zhang · Corros. Sci. · 2011 · 53 · 196010.1016/j.corsci.2011.02.015 ↗
93. Navickas · ACS Nano · 2017 · 11 · 1147510.1021/acsnano.7b06228 ↗
94. Xiao · Metals · 2022 · 12
95. Atrens · J. Magnes. Alloys · 2013 · 1 · 17710.1016/j.jma.2013.09.003 ↗
96. Ma · Acta Mater. · 2020 · 183 · 37710.1016/j.actamat.2019.11.025 ↗
97. Aung · Corros. Sci. · 2010 · 52 · 58910.1016/j.corsci.2009.10.018 ↗
98. Li · Mater. Sci. Eng.: C · 2014 · 35 · 31410.1016/j.msec.2013.11.010 ↗
99. Etim · Bioact. Mater. · 2020 · 5 · 133
100. Zheng · Corros. Sci. · 2015 · 90 · 44510.1016/j.corsci.2014.10.043 ↗