Механічні властивості, біодеградація та біосумісність ультрадисперсного зернистого магнієвого сплаву

Сергій Добаткін

1 А.А. Байковський інститут металургії та матеріалознавства РАН, Москва 119334, Росія; [email protected] (S.D.); ur.xednay@nartemi (D.P.); ur.liam@gitaf (В.Т.)

2 Національний університет науки і технологій “MISIS”, Москва 119049, Росія; ur.tsil@avomisina_n (Н.А.); ur.xobni@elesik (M.K.)

Наталія Мартиненко

2 Національний університет науки і технологій “MISIS”, Москва 119049, Росія; ur.tsil@avomisina_n (Н.А.); ur.xobni@elesik (M.K.)

Наталія Анісімова

2 Національний університет науки і технологій “MISIS”, Москва 119049, Росія; ur.tsil@avomisina_n (Н.А.); ur.xobni@elesik (M.K.)

3 Н.Н. Блохінський національний медичний дослідницький центр онкології Міністерства охорони здоров'я Російської Федерації, Москва 115478, Росія

Михайло Киселевський

2 Національний університет науки і технологій “MISIS”, Москва 119049, Росія; ur.tsil@avomisina_n (Н.А.); ur.xobni@elesik (M.K.)

Дмитро Просвірнін

Володимир Терентьєв

Микита Юрченко

4 Білгородський національний дослідницький університет, Білгород 308015, Росія; ur.ude.usb@atikin_oknehcruy (Нью-Йорк); ur.ude.usb@vehchsilas (G.S.)

Геннадій Саліщев

Юрій Естрін

5 Департамент матеріалознавства та техніки, Університет Монаш, Мельбурн 3800, Австралія; [email protected]

6 Кафедра машинобудування, Університет Західної Австралії, Недлендс 6907, Австралія

Анотація

У цій роботі вивчався вплив ультрадисперсної (UFG) структури, отриманої шляхом багатовісної деформації (MAD), на механічні властивості, втомну міцність, біодеградацію та біосумісність магнієвого сплаву WE43 in vivo. Було показано, що уточнення зерна до 0,93 ± 0,29 мкм та утворення частинок фази Mg41Nd5 із середнім розміром 0,34 ± 0,21 мкм підвищують граничну міцність на розрив до 300 МПа. Крім того, MAD покращив пластичність сплаву, збільшивши загальне подовження з 9% до 17,2%. Додатковим позитивним ефектом MAD було збільшення втомної міцності сплаву з 90 до 165 МПа. Формування структури UFG також зменшило швидкість біологічного розкладу сплаву як в умовах in vitro, так і in vivo. Відносна втрата маси після шести тижнів експерименту становила 83% та 19% in vitro та 46% та 7% in vivo для вихідного та деформованого сплаву відповідно. Після імплантації зразків сплаву в обох умовах спостерігалося накопичення водню та утворення некротичних мас. Незважаючи на ці шкідливі явища, в зонах імплантації спостерігалася бажана заміна імплантату та навколишньої порожнини новою сполучною тканиною.