Выявление факторов, влияющих на коррозионные свойства биорезорбируемых магниевых сплавов с использованием In-situ методов исследования

Объекты исследования – образцы из медицинского магниевого сплава ZX10 в литом термообработанном состоянии, а также полученные путем экструзии. Цель исследования – определение влияния таких факторов, как кристаллографическая ориентация и распределение частиц вторичных фаз на особенности протекания процесса коррозии, такие как его кинетика, стадийность и характер коррозионных повреждений. Методы исследования: 1. Предварительное изучение материала перед экспериментами с использованием современных методик прецизионного анализа: составление карт кристаллографических ориентаций (анализ дифракции обратно-отраженных электронов, EBSD) и карт распределения химических элементов (энерго-дисперсионная спектрометрия, EDS), детальный анализ включений (размер, форма, химический состав, распределение в материале), рентгенофазовый анализ материала (XRD). За счет этого становится возможным сопоставить результат эксперимента (размер, форму и стадийность развития коррозионных повреждений) с исходным состоянием материала и определить, какой фактор оказал влияние на появление повреждений. 2. Применение in-situ методов исследования, таких, как видеомониторинг поверхности в ходе коррозионных испытаний и измерение скорости коррозии по выходу водорода. In-situ методы позволяют получать данные прямо во время эксперимента, а не постфактум, что дает возможность отследить кинетику и стадийность исследуемых процессов. 3. Всестороннее изучение материала после эксперимента: составление 3D-модели поверхности материала с прецизионным измерением глубины коррозионных повреждений (КЛСМ, лазерная интерферометрия или атомно-силовая микроскопия), элементный (EDS), химический (инфракрасная Фурье-спектрометрия, FTIR) и фазовый (XRD) анализ продуктов коррозии, изучение формы и характера распространения повреждений. Результаты исследования: Закалка приводит к диффузии цинка в раствор и увеличению отрицательных относительно матрицы частиц. Это улучшает коррозионные свойства. Отжиг напротив – увеличивает количество эвтектической фазы. Это ухудшает коррозионные свойства. Нитевидная коррозия (первого типа) распространяется по нормали к базисной плоскости (независимо от материала). Вокруг частиц различного электродного потенциала и химического состава образуются округлые зоны улучшенной пассивации. Вероятно, причина в повышенном уровне pH приповерхностных объемов жидкости вблизи них. Нитевидная коррозия второго типа представляет собой сеть тонких (1 мкм) каналов и расположена хаотично (в случае ориентации зерна близкой к базисной) либо параллельно базисной плоскости (в случае если ориентация зерна близка к призматическим плоскостям). Язвы могут образовываться ввиду нарушения целостности пассивирующей пленки из-за растворения частицы оксида магния. Область применения – медицина. Использование в учебном процессе - результаты проведённых исследований планируется использовать в учебном процессе в курсах лекций по физике твердого тела, а также при проведении практических занятий и формировании тем магистерских диссертаций.