Везде

RAS Chemistry & Material ScienceМеталлы Russian Metallurgy

  • ISSN (Print) 0869-5733
  • ISSN (Online) 3034-5391

VLIYaNIE ROTATsIONNOY KOVKI NA STRUKTURU, MEKhANIChESKIE I FUNKTsIONAL'NYE SVOYSTVA ChISTOGO TsINKA I SPLAVA Zn-1%Mg-0,1%Dy

You can
PII
10.31857/S0869573324040312-1
DOI
10.31857/S0869573324040312
Publication type
Article
Status
Published
Authors
N. S Martynenko
  • Affiliation:
M. V. Kozlova
  • Affiliation:
Volume/ Edition
Volume / Issue number 4
Pages
3
Abstract
Проведено исследование микроструктуры, механических свойств, коррозионной стойкости и биосовместимости in vitro чистого цинка и сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy (мас.%) до и после ротационной ковки (РК). После РК при 200 оC в чистом цинке формируется частично рекристаллизованная структура с размером зерна ~20 мкм, а в сплаве Zn-1%Mg-0,1%Dy в структуре образуются зерна a-Zn, вытянутые вдоль направления ковки, а также глобулярные частицы фаз Mg2Zn11 и MgZn2. Формирование частично рекристаллизованной микроструктуры обеспечило повышение прочности oв чистого цинка с 44+-7 до 96+-1 МПа и одновременно пластичности B с 6,2+-1,3 до 20,2+-2,8%. Для сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy после РК также отмечено увеличение предела прочности (с 132+-18 до 223+-16 МПа) и относительного удлинения (с 0,8+-0,5 до 5,8+-1,1%). При этом РК не приводит к изменению потенциала коррозии исследуемых материалов, но ускоряет коррозию чистого цинка и замедляет коррозию сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy. Биосовместимость сплава Zn-1%Mg-0,1%Dy после РК не ухудшалась, а биосовместимость чистого цинка после обработки стала лучше, что снижает риск его цитопатогенного воздействия при длительном контакте образцов с кровью. В целом комбинация легирования чистого цинка магнием и диспрозием с ротационной ковкой позволяет существенно повысить его прочность и коррозионную стойкость без ухудшения биосовместимости.
Keywords
Date of publication
01.04.2024
Year of publication
2024
Number of purchasers
0
Views
24

References

  1. 1. Yuan, W. A review on current research status of the surface modification of Zn-based biodegradable metals / W. Yuan, D. Xia, S. Wu, Y. Zheng, Z. Guan, J.V. Rau // Bioactive Mater. 2022. V.7. P.192—216.
  2. 2. Chen, K. Feasibility, challenges and future prospects of biodegradable zinc alloys as orthopedic internal fixation implants / K. Chen, X. Gu, Y. Zheng // Smart Materials in Manufacturing. 2024. V.2. Art.100042.
  3. 3. Luqman, M. Grain refinement mechanism and its effect on mechanical properties and biodegradation behaviors of Zn alloys : A review / M. Luqman, Y. Ali, M.M.Y. Zaghloul, F.A. Sheikh, V. Chan, A. Abdalhay // J. Mater. Res. Techn. 2023. V.24. P.7338—7365.
  4. 4. Kabir, H. Recent research and progress of biodegradable zinc alloys and composites for biomedical applications : Biomechanical and biocorrosion perspectives / H. Kabir, K. Munir, C. Wen, Y. Li // Bioactive Mater. 2021. V.6. Is.3. P.836—879.
  5. 5. Tong, X. Microstructure, mechanical properties, biocompatibility, and in vitro corrosion and degradation behavior of a new Zn-5Ge alloy for biodegradable implant materials / X. Tong, D. Zhang, X. Zhang [et al.] // Acta Biomaterialia. 2018. V.82. P.197—204.
  6. 6. Huang, Z. Achieving high-strength nanocrystalline WE43 Mg alloy by a combination of cold rotary swaging and aging treatment / Z. Huang, C. Liu, S. Jiang, H. Xiao, X. Chen, Y. Wan, G. Zeng // Vacuum. 2022. V.197. Art.110840.
  7. 7. Naydenkin, E.V. Structural-phase state and mechanical properties of -titanium alloy produced by rotary swaging with subsequent aging / E.V. Naydenkin, I.P. Mishin, O.V. Zabudchenko, O.N. Lykova, A.I. Manisheva // J. Alloys Comp. 2023. V.935. №1. Art.167973.
  8. 8. Kuncicka, L. Structural phenomena introduced by rotary swaging : A review / L. Kuncicka // Materials. 2024. V.17. Art.466.
  9. 9. Martynenko, N. Effect of rotary swaging on mechanical and operational properties of Zn-1%Mg and Zn-1%Mg-0,1%Ca alloys / N. Martynenko, N. Anisimova, G. Rybalchenko, O. Rybalchenko, V. Serebryany, M. Zheleznyi, M. Shinkareva, A. Gorbenko, D. Temralieva, E. Lukyanova, A. Sannikov, A. Koltygin, M. Kiselevskiy, V. Yusupov, S. Dobatkin // Metals. 2023. V.13. Art.31386.
  10. 10. Ding, F. Strengthening mechanism of rotary-forged deformable biodegradable Zn-0,45Li alloys / Y. Zhang, X. Zhu, P. Guo, L. Yang, Q. Zhang, C. Xu, W. Sun, Z. Song // Materials. 2023. V.16. Art.3003.
  11. 11. Kostova, I. Synthesis, characterization and cytotoxic/ cytostatic activity of La(III) and Dy(III) complexes / I. Kostova, T. Stefanova // J. Trace Elements in Medicine and Biology. 2010. V.24. Is.1. P.7—13.
  12. 12. Feyerabend, F. Evaluation of short-term effects of rare earth and other elements used in magnesium alloys on primary cells and cell lines / F. Feyerabend, J. Fischer, J. Holtz, F. Witte, R. Willumeit, H. Drьcker, C. Vogt, N. Hort // Acta Biomaterialia. 2010. V.6. Is.5. P.1834—1842.
  13. 13. Martynenko, N. Bioactivity features of a Zn-1%Mg-0,1%Dy alloy strengthened by equal-channel angular pressing / N. Martynenko, N. Anisimova, M. Shinkareva, O. Rybalchenko, G. Rybalchenko, M. Zheleznyi, E. Lukyanova, D. Temralieva, A. Gorbenko, A. Raab, N. Pashintseva, G. Babayeva, M. Kiselevskiy, Sergey Dobatkin // Biomimetics. 2023. V.8. Art.408.
  14. 14. ASTM G59—97(2003) ; Standard test method for conducting potentiodynamic polarization resistance measurements. — [S.l.] : ASTM International : West Conshohocken, PA, USA, 2006.
  15. 15. Martynenko, N. Improved mechanical properties of biocompatible Zn-1,7%Mg and Zn-1,7%Mg-0,2%Zr alloys deformed with high-pressure torsion / N. Martynenko, N. Anisimova, N. Tabachkova, G. Rybalchenko, I.Shchetinin, O. Rybalchenko, M. Shinkareva, D. Prosvirnin, E. Lukyanova, D. Temraliva, A. Koltygin, M. Kiselevskiy, S. Dobatkin // Metals. 2023. V.13. Is.11. Art.1817.
  16. 16. Liu, S. Dynamic recrystallization of pure zinc during high strain-rate compression at ambient temperature / D. Kent, H. Zhan, N. Doan, M. Dargusch, G. Wang // Mater. Sci. Eng. : A. 2020. V.784. Art.139325.
  17. 17. Поленок, М.В. Влияние интенсивной пластической деформации на механические свойства чистого цинка / М.В. Поленок, Э.Д. Хафизова, Р.К. Исламгалиев // Frontier Mater. Techn. 2022. Т.3—2. C.25—31
  18. 18. Lou, D. Textural evolution and improved ductility in Zn-0,2Mg-0,8Mn (wt%) alloys at different extrusion temperatures / D. Lou, L. Wang, Y. Ren, H. Li, G. Qin // J. Alloys Comp. 2021. V.860. Art.158530.
  19. 19. Zhuo, X. A high-strength and high-ductility Zn-Ag alloy achieved through trace Mg addition and ECAP / X. Zhuo, L. Zhao, H. Liu, Y. Qiao, J. Jiang, A. Ma // Mater. Sci. Eng. : A. 2023. V.881. Art.145381.
  20. 20. Liu, S. Effects of deformation twinning on the mechanical properties of biodegradable Zn-Mg alloys / S. Liu, D. Kent, N. Doan, M. Dargusch, G. Wang // Bioactive Mater. 2019. V.4. P.8—16.
  21. 21. Liu, H. Evolutions of CuZn and Mg phases during ECAP and their impact on mechanical properties of Zn-Cu-Mg alloys / H. Liu, L. Ye, K. Ren, C. Sun, X. Zhuo, K. Yan, J. Ju, J. Jiang, F. Xue, J. Bai // J. Mater. Res. Techn. 2022. V.21. P.5032—5044.
  22. 22. Liu, H. Evolution of Mg-Zn second phases during ECAP at different processing temperatures and its impact on mechanical properties of Zn-1,6Mg (wt.%) alloys / H. Liu, H. Huang, Y. Zhang, Y. Xu, C. Wang, J. Sun, J. Jiang, A. Ma, F. Xue, J. Bai // J. Alloys Comp. 2019. V.811. Art.151987.
  23. 23. Song, D. Corrosion behavior of equal-channel-angularpressed pure magnesium in NaCl aqueous solution / D. Song, A. Ma, J. Jiang, P. Lin, D. Yang, J. Fan // Corros. Sci. 2010. V.52. Is.2. P.481—490.
  24. 24. Kalhor, A. Microstructure, mechanical properties, and corrosion behavior of a biodegradable Zn-1,7Mg-1Ca alloy processed by KoBo extrusion / A. Kalhor, K. Rodak, M. Tkocz, H. Myalska-Glowacka, B. Chmiela, M. Watroba, S. Boczkal, G. Junak // Mater. Sci. Eng. : A. 2023. V.887. Art.145771.
  25. 25. Bahmani, A. Corrosion behavior of severely plastically deformed Mg and Mg alloys / A. Bahmani, M. Lotfpour, M. Taghizadeh, W.-J. Kim // J. Magnesium and Alloys. 2022. V.10. Is.10. P.2607—2648.
  26. 26. Guo, P. Ultrafine- and uniform-grained biodegradable Zn-0,5Mn alloy : grain refinement mechanism, corrosion behavior, and biocompatibility in vivo / P. Guo, X. Zhu, L. Yang, L. Deng, Q. Zhang, B.Q. Li, K. Cho, W. Sun, T. Ren, Z. Song // Mater. Sci. Eng. : C. 2021. V.118. Art.111391.
  27. 27. Bahmani, A. Formulation of corrosion rate of magnesium alloys using microstructural parameters / A. Bahmani, S. Arthanari, S.K. Seon // J. Magnesium and Alloys. 2020. V.8. Is.1. P.134—149.
  28. 28. Liu, S. Effects of deformation twinning on the mechanical properties of biodegradable Zn-Mg alloys / S. Liu, D. Kent, N. Doan, M. Dargusch, G. Wang // Bioactive Mater. 2019. V.4. P.8—16.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library