Механическая и коррозионная анизотропия монокристалла магния

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>.