intelligent-lab

Широкое применение магниевых сплавов в промышленности и медицине формирует особый запрос на обеспечение регламентированных требований к коррозионным свойствам материала, например, в промышленности и на транспорте изделия из магниевых сплавов должны обладать повышенными свойствами по общей коррозионной стойкости, а в медицине – конкретными значениями скорости коррозии (резорбции). В медицинском применении магний оказался чрезвычайно востребованным за счет хорошей биосовместимости (безопасного усвоения продуктов растворения) и подходящих механических свойств для изготовления временных фиксирующих имплантатов, способных постепенно саморассасываться после выполнения служебных задач. Важной характеристикой материала для такого применения является скорость растворения/коррозии в биологически-активной среде, причем в перспективе необходимо, чтобы скорость растворения/коррозии была не только контролируема, но и программируема еще на этапе создания изделия.

Необходимый набор механических свойств в большинстве случаев удается обеспечить путем легирования и проведения термомеханической обработки, однако для магния практически любое легирование приводит к ухудшению коррозионных свойств. Кроме того, применительно к медицинским сплавам из-за необходимости соблюдения требований по цитотоксичности набор возможных систем легирования строго ограничен, при этом к одним из наиболее перспективных можно отнести системы Mg-Zn-Ca и Mg-Y-Zn.

Для магния и сплавов на его основе характерно наличие существенной анизотропии свойств. Если о причинах анизотропии механических характеристик уже существует устоявшееся мнение, то по отношению к коррозионной анизотропии имеются только разрозненные литературные данные, хотя и свидетельствующие о значительности этого эффекта. Отсутствие систематических исследований о связи коррозионных процессов в магниевых сплавах с текстурой, которая в зависимости от технологии изготовления может сильно отличаться, сдерживает широкое применение магниевых сплавов для производства изделий, эксплуатирующихся в коррозионных или биологически активных средах.

Настоящий проект направлен на заполнение указанной ниши за счет проведения исследований по определению зависимости скорости коррозии магниевых сплавов медицинского (системы Mg-Zn-Ca и Mg-Y-Zn) и технического (система Mg-Y-Zn) назначения от структурных и текстурных характеристик поверхности, взаимодействующей с модельной коррозионной средой. Вариативность по анизотропии и текстуре будет осуществлена на модельном монокристалле магния и сплавах магния после ряда деформационных обработок (например: литье, прокатка, осадка, всесторонняя изотермическая ковка). Исследование структуры и текстуры будет выполнено на растровом электронном микроскопе Zeiss Sigma c оборудованием картирования структуры и анализа обратно отраженных электронов (EBSD) и рентгено-структурного микро-анализа (EDS). Количественные характеристики текстуры и фазового состава основы, а также коррозионных отложений будут оценены с помощью дифрактометра Shimadzu Maxima. Оценка скорости коррозии будет проводиться на уникальном стенде с непрерывным контролем и автоматической корректировкой температуры и кислотности модельной коррозионной среды, оценкой скорости тремя независимыми методами: массовым, по выходу водорода и оптическим. Определение кинетики (стадийности) коррозионного процесса будет контролироваться тремя независимыми методами: по выходу водорода, сигналам акустической эмиссии и изменению электродного потенциала.

Научная новизна проекта заключается в получении систематических знаний о связи скорости и характера коррозионного растворения магниевых сплава с кристаллографической, текстурной и структурной картиной материала. Практическая значимость проекта заключается в выработке рекомендаций о формировании под конкретную задачу определенной структуры и текстуры путем применения соответствующих технологических схем и режимов обработки магниевых сплавов