Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Director of the Research Institute of Advanced Technologies
доктор физико-математических наук, профессор, директор НИИ прогрессивных технологий
Doctor of Sciences (Engineering), Professor, professor of Chair “Technologies and Systems for Computer-Aided Design of Metallurgical Processes”
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Технологии и системы автоматизированного проектирования металлургических процессов»
PhD (Physics and Mathematics), senior researcher of the Research Institute of Advanced Technologies
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
PhD (Engineering), junior researcher of the Research Institute of Advanced Technologies
кандидат технических наук, младший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
junior researcher of the Research Institute of Advanced Technologies
кандидат технических наук, младший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
PhD (Physics and Mathematics), senior researcher of the Research Institute of Advanced Technologies
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
PhD (Engineering), junior researcher of the Research Institute of Advanced Technologies
кандидат технических наук, младший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
postgraduate student
аспирант
PhD (Engineering), junior researcher of the Research Institute of Advanced Technologies
кандидат технических наук, младший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
Magnesium and its alloys are promising materials for medical use due to their ability to dissolve safely in the human body. However, the rate of dissolution of bioresorbable implants should be in a narrow enough range. The difficulty in ensuring this condition is that the corrosion process in magnesium alloys is influenced by many factors, including natural (single-crystal) and technological (production scheme) anisotropy. By carrying out technological operations on thermomechanical treatment, it is possible to control the process of formation of the semi-finished product texture and to create artificially a preferred orientation of crystallites in the structure of magnesium alloys and thus control their corrosion resistance. This requires precise knowledge of the relationship between corrosion processes and certain crystallographic directions, which can be most reliably obtained in experiments on single crystals. In this work, mechanical (compression and tension) and corrosion tests were carried out for the first time on the same magnesium single crystal on samples with different crystallographic orientations. The Kearns coefficients calculated from the X-ray diffraction patterns of the single crystal specimen faces by the inverse pole figure method were used as a quantitative criterion of the natural texture. The specimens were subjected to compression tests in the <0001>, <1−100> and <11−20> directions, and to tension tests in the <0001> direction. The specimen surfaces with orientations close to the (0001), (10−10), (2−1−10), and (10−11) crystallographic planes were subjected to corrosion testing. It was found that the Young’s modulus and the Kearns coefficient for the basal and pyramidal faces were 48.6 GPa and 0.81; 45.3 GPa and 0.04, respectively. The shape of the stress curves depended significantly on the sample orientation and was determined by the degree of involvement of various mechanisms in the overall plastic deformation process. The rate of corrosion in a physiological aqueous solution of 0.9 % NaCl on a 72-h basis for the (0001), (10−10), (2−1−10), and (10−11) surfaces was 0.51, 0.76, 0.71 and 0.98 mm/year, respectively. In this case, the (2−1−10) plane experienced only uniform corrosion, the (0001) plane experienced uniform corrosion with minor localised corrosion; the most intense localised corrosion is observed in the (10−10) direction, and the maximum intensity of the combination of localised and uniform corrosion is in the <10−11> direction.
Магний и его сплавы относятся к перспективным материалам для применения в медицине в связи с их способностью безопасно растворяться в организме человека. Однако скорость растворения биорезорбируемых имплантатов должна находиться в достаточно узком диапазоне. Сложность обеспечения этого условия состоит в том, что на коррозионный процесс в магниевых сплавах оказывают влияние очень многие факторы, в том числе естественная (монокристальная) и технологическая (схема получения) анизотропия. Путем проведения технологических операций по термомеханической обработке можно контролировать процесс формирования текстуры полуфабриката и искусственно создавать преимущественную ориентацию кристаллитов в структуре магниевых сплавов и таким образом управлять их коррозионной стойкостью. Для этого нужны точные знания о связи коррозионных процессов с определенными кристаллографическими направлениями, которые наиболее надежно можно получить в экспериментах на монокристаллах. В настоящей работе впервые на одном и том же монокристалле магния проведены механические (на сжатие и растяжение) и коррозионные испытания на образцах, имеющих различную кристаллографическую ориентацию. В качестве количественного критерия естественной текстуры использовали коэффициенты Кернса, рассчитанные по рентгенограммам граней образцов монокристалла по методу обратных полюсных фигур. Испытания образцов на сжатие проводили в направлениях <0001>, <1−100> и <11−20>, а на растяжение – <0001>. Коррозионному испытанию подвергали поверхности образцов, близкие по ориентации к кристаллографическим плоскостям (0001), (10−10), (2−1−10) и (10−11). Установлено, что модуль Юнга и коэффициент Кернса для базисной и пирамидальной граней составляют 48,6 ГПа и 0,81; 45,3 ГПа и 0,04 соответственно. Вид кривых напряжения существенно зависит от ориентации образцов и определяется степенью вовлеченности различных механизмов в общий процесс пластической деформации. Скорость коррозии в физиологическом водном растворе состава 0,9 % NaCl на базе 72 ч для поверхностей (0001), (10−10), (2−1−10) и (10−11) составила 0,51; 0,76; 0,71 и 0,98 мм/год соответственно, при этом плоскости (2−1−10) присуща только равномерная коррозия, плоскости (0001) – равномерная с незначительной локальной; наиболее интенсивно локальная коррозия идет в направлении (10−10), а максимальная интенсивность сочетания локальной и равномерной – в направлении <10−11>.