Повышение прочностных и коррозионных свойств биорезорбируемых магниевых сплавов медицинского назначения за счет совмещения деформационной и ультразвуковой обработки

Проект направлен на разработку перспективного научно-технического подхода совершенствования структуры биодеградируемых магниевых сплавов, включающего совмещение деформационных процессов и ультразвуковой обработки с целью повышения эксплуатационных (прочность, коррозионная стойкость) свойств. Концепция малоинвазивных операций в травматологии и хирургии является весьма актуальной. В этой связи пристальное внимание уделяется биодеградируемым магниевым сплавам, так они обладают хорошей биосовместимостью, гипоаллергенностью, модулем упругости близким к кости человека. Однако, невысокие прочностные характеристики сдерживают широкое применение данных сплавов в медицине. Измельчение структуры деформационными методами, в частности интенсивной пластической деформацией (ИПД), позволяют эффективно решать проблему повышения прочности данных материалов, однако, из-за увеличения количества дефектов и перевода системы в целом в неравновесное состояние скорость коррозии в физиологической среде существенно возрастает. Одним из значимых направлений снижения скорости коррозии является применение защитных покрытий. Существует большое количество исследований разных защитных покрытий, но несмотря на это, остается целый ряд вопросов для изучения, связанных с практическим применением защитных покрытий на биодеградируемых магниевых сплавах, в условиях реальной эксплуатации или приближенных к ним. В особенности это касается изделий, полученных с применением принципов ИПД, в которых структурное состояние имеет заметные отличия от классических методов термомеханической обработки. Нужно отметить, что защитные покрытия помогают снизить скорость коррозии лишь на первоначальных этапах, однако при дальнейшей деградации имплантатов в организме пациентов проблема обеспечения контролируемой скорости коррозии остается очень актуальной в связи с выделением водорода при растворении и, соответственно, возможными токсилогическими последствиями. Эти особенности требуют создания более безопасных условий использования магниевых имплантантов. В этой связи, как показывают многочисленные исследования, ультразвуковая обработка является универсальным методом, позволяющим активно снижать уровень дефектности структуры и накопленных внутренних напряжений, увеличить долю большеугловых границ, при этом сохранить размер зерен после деформационной обработки и, соответственно, повышенные показатели прочности. Помимо этого, совмещение процесса деформации и ультразвуковой обработки может способствовать снижению температуры деформации и уменьшению количества циклов деформирования. Также задельные работы научного коллектива данной заявки свидетельствуют о положительном влиянии постдеформационной ультразвуковой обработки на коррозионную стойкость магниевых материалов. В данной работе предлагается разработка двух подходов совершенствования структуры и повышения эксплуатационных свойств ультрамелкозернистого магния и магниевого сплава системы Mg-Zn-Zr (МА 14): Обработка методом РКУП, совмещенного с ультразвуковым воздействием; Обработка методом РКУП и постдеформационное ультразвуковое воздействие. Данные подходы позволят определить закономерности формирования структуры и влияния ультразвукового воздействия на материалы с более совершенной кристаллической решеткой (чистый магний) и с легирующими элементами (магниевый сплав МА14) в условиях ИПД. В дальнейшем, полученные научные результаты исследования могут быть обобщены на другие магниевые материалы данного класса.