Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Измерение химического состава было произведено на оптико-эмиссионном спектрометре Thermo Fisher Scientific ARL 4460, калиброванного по стандартным образцам. Оба материала поставлялись в виде экструдированного прутка. Карты распределения кристаллографических ориентаций, демонстрирующие структуру материалов были получены посредством EBSD-анализа в колонне электронного микроскопа . Средний размер зерна для чистого магния составил 150 мкм, для ZX10 – 20 мкм. В ZX10 при помощи СЭМ и ЭДС было обнаружено небольшое количество частиц, содержащих Zn и Ca, очевидно являющихся интерметаллидами Ca2Mg6Zn3 и CaMg2. В чистом магнии частиц практически не наблюдалось. Скрайбирование осуществлялось с постоянной скоростью (1 мм/мин) и усилием надавливания: на каждый образец посередине были нанесены 3 царапины с усилием 5 Н, 15 Н и 30 Н длиной 2,5 мм каждая и на расстоянии 1,5 мм друг от друга. Для скрайбирования использовался скретч-тестер Nanovea P-Macro и индентер Виккерса (царапание осуществлялось ребром вперед). На поперечных шлифах было выявлено, что под участком прохождения индентера находится зона сильной деформации: зерна в этой зоны сильно фрагментированы и содержат множество малоугловых границ. Располагающийся ниже этой зоны материал также продеформирован, на что указывают многочисленные двойники, однако степень его деформации существенно меньше. Если же говорить о природе формирования этих зон, то вероятно материал фрагментированной зоны попадал в поле как напряжений от вертикально приложенной нагрузки, так и в поле напряжений от продольно приложенного усилия царапания, в то время как продвойникованной – только в первое. Коррозионные испытания проводились в специальной ячейке при температуре 37 ± 1 °С с медленным непрерывным обновлением раствора и постоянным уровнем pH. Решено было использовать три различные по составу среды: раствор Рингера, SBF и PBS. Длительность испытаний решено было ограничить 24 часами. Продукты коррозии анализировались при помощи ЭДС в колонне электронного микроскопа. Для образцов, испытанных в растворе Рингера, исходя из более высокой концентрации кислорода и более низкого содержания магния в областях, соответствующих нитевидной коррозии, можно заключить, что слой продуктов химических реакций там существенно толще, чем в областях, где коррозия шла равномерно (подобная особенность проявилась при испытаниях во всех трех коррозионных средах). Иную картину демонстрируют продукты коррозии образцов после испытаний в SBF. В зонах вокруг частиц и областях, где протекала нитевидная коррозия зафиксирована высокая концентрация кислорода, фосфора и кальция. Продукты коррозии после PBS во многом демонстрируют те же результаты, что наблюдались для образцов, испытанных в SBF. Были полученные качественные и количественные характеристики материалов, а также выявлено, что независимо от коррозионной среды нитевидная коррозия инициализируется и распространяется в деформированном материале царапин. Исследование химического состава продуктов коррозии показало, что с высокой долей вероятности механизм формирования нитевидных повреждений во всех трех растворах одинаков и реализуется при локально повышенной концентрации хлорид-ионов, что особенно хорошо видно на образцах, испытанных в растворе Рингера. В SBF и PBS в месте прохождения нитевидной коррозии также зафиксирована высокая концентрация фосфора и кальция. Исходя из факта, что в сплаве ZX10 кальция менее 0,1%, а в чистом магнии его нет вовсе, можно утверждать, что данное соединение, содержащее кальций и фосфор было сформировано осаждением из раствора, а не при химической реакции с матричным металлом. Наиболее вероятно, что это соединение является гидроксиапатитом. Из-за продвижения нитевидной коррозии под действием хлорид-ионов ввиду ускоренного растворения магния происходит локальное повышение уровня pH, что в свою очередь может приводить к спонтанному осаждению гидроксиапатита. Таким образом, можно предположить, что в растворе Рингера реализуются следующие стадии коррозии: реакция магния с водой, приводящая к выделению водорода и образованию гидроксида магния и последующее частичное разрушение гидроксида под действием хлорид-ионов с выделением анионов гидроксогруппы OH-, что приводит к локальному повышению pH. В растворах SBF и PBS из-за повышенного pH дополнительно реализуется выпадение гидроксиапатита c поглощением ионов гидроксогруппы. Следует также учитывать, что нитевидные повреждения в растворе Рингера охватывают значительно большую площадь, по сравнению с растворами SBF и PBS, из чего можно заключить, что присутствие ионов кальция и фосфора в растворе в значительной мере останавливает распространение нитевидной коррозии. Съемка посредством КЛСМ и СЭМ морфологии повреждений после удаления продуктов коррозии. При анализе морфологии коррозионных повреждений было выявлено отличие морфологии повреждений в царапине и на основной поверхности: следы нитевидной коррозии на недеформированном материале имеют строго упорядоченную «полосчатую» морфологию, явно обусловленную кристаллографической ориентацией зерна, тогда как внутри царапины из-за деформации материала какая-либо упорядоченность отсутствует и следы коррозии имеют «хаотичную» морфологию. По результатам исследования было подготовлено 2 публикации: одна в сборнике тезисов международной конференции "Физическое материаловедение", где руководитель гранта выступил со стендовым докладом, вторая в журнале Russian Journal of Non-Ferrous Metals, индексируемым Scopus, WoS и входящем в "Белый Список".