student of Chair of Materials Science and Physics of Metals
студент кафедры материаловедения и физики металлов
PhD (Engineering), assistant professor
кандидат технических наук, доцент
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, professor of Chair of Materials Science and Physics of Metals
доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры материаловедения и физики металлов
Biodegradable materials, which have the ability to resorb in the body, are new and promising materials for medical implants. Currently, scientists carry out the investigations according to three directions: Mg, Fe, and Zn alloys. Zinc-based alloys and zinc have good solubility in the body, which meets the clinical requirements of implants. However, pure zinc has low mechanical properties, including hardness and tensile strength. Therefore, at present, the world scientific community is seeking ways to improve the properties of pure zinc by alloying. Another known approach is the ultrafine-grained (UFG) structure formation by the severe plastic deformation (SPD) methods, which are based on the large plastic deformations under high pressure and relatively low homologous temperatures. In this work, the authors studied the influence of high pressure torsion of pure zinc with various numbers of revolutions. The paper presents calculations of shear deformation after SPD. The authors investigated the dependence of mechanical properties and microstructure on the deformation degree. Tension tests at room temperature were carried out, and microhardness was measured. The authors studied the structure using scanning electron microscopy and optics. The study identified that the use of high pressure torsion leads to an increase in the tensile strength of pure zinc up to 140 MPa and ductility up to 40 % resulting from dynamic recrystallization.
Новыми и весьма перспективными материалами для изготовления медицинских имплантатов являются биодеградируемые металлы, которые имеют свойство растворяться в организме. В настоящее время исследования ведутся по трем направлениям: Mg, Fe и Zn сплавам. Сплавы на основе цинка и цинк имеют хорошую растворимость в организме, что соответствует клиническим требованиям имплантатов. Вместе с тем чистый цинк имеет невысокие механические свойства, в том числе твердости и временного сопротивления материала (предела прочности). Поэтому в настоящее время ведутся активные поиски методов повышения прочностных свойств чистого цинка, в частности путем легирования. Другим известным подходом является формирование ультрамелкозернистой структуры методами интенсивной пластической деформации, в основе которых лежит применение больших пластических деформаций в условиях повышенных давлений и относительно низких гомологических температур. В настоящей работе изучено влияние интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) чистого цинка с различным количеством оборотов. Приведены расчеты сдвиговой деформации после ИПДК. Исследована зависимость механических свойств и микроструктуры от степени деформации. Проведены испытания на растяжение при комнатной температуре, а также измерение микротвердости. Структура изучена методом растровой электронной микроскопии и оптики. Установлено, что применение ИПДК приводит к повышению предела прочности чистого цинка до 140 МПа и пластичности до 40 % в результате динамической рекристаллизации.