Усталостные и теплофизические свойства магниевых сплавов

Объектами исследования являются новые магниевые сплавы технического назначения, содержащие LPSO-фазу: Mg-10RE-2.4Zn-0.7Zr, Mg-11RE-2.4Zn-0.7Zr, Mg12RE-2.4Zn-0.7Zr, а также серийный сплав МЛ10 для сравнения; перспективные для совершенствования методики коррозионно-усталостных испытаний серийные магниевые сплавы МА14 и МА2-1, новые магниевые сплавы медицинского назначения Mg-0,5Zn0,1Ca, Mg-0,9Zn-0,1Ca, Mg-1,8Zn-0,1Ca а также композиционный материал, содержащий наночастицы магния. Цель работы – повышение усталостных, коррозионно-усталостных, технологических свойств и коррозионной стойкости магниевых сплавов технического и медицинского назначения. Для решения поставленных задач применяли современные методы исследований и оборудование: метод растровой электронной микроскопии, метод конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, метод усталостных и коррозионно-усталостных испытаний в специально собранно камере с поддержание температуры и pH-среды, а также разработана методика получения анода, содержащего наночастицы магния. В ходе работ были решены задачи: по выбору сплавов с редкоземельными элементами, обеспечивающими повышение долговечности работы по сравнению с серийным сплавом; по выбору сплавов перспективных в качестве биомедицинского применения; исследован оригинальный метод улучшения поверхностных характеристик магниевых сплавов за счет использования плазменно-электрического оксидирования, улучшилось понимание процессов коррозионно-усталостного разрушения, а также продолжились испытания оригинального аккумуляторного анода, полученного с использованием наночастиц магния, что позволяет улучшить показатели по удельной плотности энергии. В результате выполнения работы: выявлено, что образование LPSO-фазы может приводить к значительному улучшению усталостных свойств, причем это увеличение достаточно хорошо коррелирует с количеством редкоземельных элементов; плазменноэлектрическое оксидирование позволяет повышать твердость, адгезионную прочность и антикоррозионные свойства; показано, что при проектировании магниевых сплавов, работающих в условиях коррозионно-усталостного нагружения, повышенные показатели стойкости к воздействию среды имеют более важное значение по сравнению с более высокими значениями усталостной долговечности; получен биорезорибруемый магниевый сплав, который после экструзии обладает свойствам на уровне лучших мировых результатов; а анод на основе полимерной матрицы и наночастиц магния может работать в агрессивной среде водного раствора хлорида калия, благодаря чему напряжение разряда гальванического элемента поддерживается на высоком уровне, что является важным этапом на пути создания магниевого аккумулятора нового поколения.