Высокопрочные биорезорбируемые магниевые сплавы с управляемой микроструктурой

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 15-19-30025

НазваниеВысокопрочные биорезорбируемые магниевые сплавы с управляемой микроструктурой

Руководитель Виноградов Алексей Юрьевич, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" , Самарская обл

Конкурс №9 - Конкурс 2015 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с представлением результатов в рамках международной конференции (конгресса)»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова биорезорбируемые магниевые сплавы, наноструктура, прочность, пластичность, усталость, интенсивная пластическая деформация, управление микроструктурой,

Код ГРНТИ53.49.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Внутренний остеосинтез является актуальной проблемой современной травматологии-ортопедии. Принципы и подходы лечения переломов неоднократно претерпевали изменения на протяжении предыдущего столетия, что находило свое отражение в изменении методов остеосинтеза и создании новых металлофиксаторов. Несмотря на наличие в настоящее время огромного разнообразия имплантатов для накостного и внутрикостного остеосинтеза оптимального имплантата до сих пор не найдено. В то время как форма и даже требования к поверхности имплантата являются относительно понятными и устоявшимися, главной проблемой является, безусловно, сам материал. Магниевые сплавы, обладающие уникальной способностью биоресорбции in vivo, и имеющие наиболее близкие по характеристикам кортикального слоя кости упругие свойства, являются чрезвычайно привлекательными для клинического применения в практической хирургии. Однако, на сегодняшний день комплекс свойств существующих сплавов не удовлетворяет требованиям клинического применения по причинам либо (1) неудовлетворительной надежности вызванной недостаточной механической прочностью и плохо контролируемой скоростью коррозии (биорезорбции), приводящей к преждевременному разрушению либо (2) недостачной биосовместимости и неудовлетворительной токсичности из-за применения нежелательных упрочняющий добавок. Проект направлен на разработку научных принципов управления и измельчения структуры до ультрамелкористаллического строения и нано-размера отдельных элементов структуры для создания биорезорбируемых магниевых сплавов из полностью биосовмстимых элементов, присутствующих органично в теле человека, обладающих уникальным комплексом улучшенных механических (прочность, пластичность, усталостная выносливость и износ) и химико-биологических (контролируемая скорость коррозии, биосовместимость) свойств. Указанные свойства часто являются взаимоисключающими и реализация роекта требует новых подходов к формированию и управлению микроструктурой. Стратегически, данный мультидисциплинарный проект направлен на решение проблемы материалов для временных костных имплантатов для остеосинтеза. Технологически реализуемые в промышленных масштабах решения создания таких сплавов будт так же предложены. Предлагаемый путь решения данной задачи состоит в целенаправленном формировании ультрамелкозернистой или объемной наноструктуры путем привлечения методов интенсивной пластической деформации (ИПД) для наиболее полной реализации механизма зернограничного упрочнения при минимальном легировании и оптимальном распределении и измельчении интерметаллидных частиц вторичных фаз, а также формировании специфической кристаллографической текстуры, обеспечивающей технологическую пластичность и повышенную усталостную прочность за счет активации небазисных систем дислокационного скольжения.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Виноградов А.Ю., Эстрин Ю.З. Analytical and numerical approaches to modelling of severe plastic deformation Progress in Materials Science (год публикации - 2018)

2. Виноградов А.Ю., Васильев Е.В., Селезнев М.Н., Матис К., Орлов Д.В., Мерсон Д.Л. On thelimitsofacousticemissiondetectabilityfortwinning Materials Letters, Volume 183, Pages 417-419 (год публикации - 2016)
10.1016/j.matlet.2016.07.063

3. Селезнев М.Н., Васильев Е.В., Виноградов А.Ю. Использование метода корреляции цифровых изображений для измерения локализованной деформации на примере двойникования магния и полос сдвига в металлическом стекле Вектор науки ТГУ (год публикации - 2016)

4. Виноградов А.Ю., Васильев Е.В., Линдеров М.Л., Мерсон Д.Л. In situobservationsofthekineticsoftwinning–detwinning and dislocation slipinmagnesium Materials Science&Engineering A, том 676, с. 351-360 (год публикации - 2016)
10.1016/j.msea.2016.09.004

5. Маркушев М., Нугманов Д., Ситдиков О., Виноградов А. Structure, texture and strength of Mg-5.8Zn-0.65Zr alloy after hot-to-warm multi-step isothermal forging and isothermal rolling to large strains Materials Science and Engineering A, 709, 330-338 (год публикации - 2017)
10.1016/j.msea.2017.10.00

6. Виноградов А.Ю., Серебряный В.Н., Добаткин С.В. Tailoring Microstructure and Properties of Fine Grained Magnesium Alloys by Severe Plastic Deformation Advanced Engineering Materials, 1700785, 1-22 (год публикации - 2017)
10.1002/adem.201700785

7. Васильев Е.В. Структура и свойства магниевых сплавов Mg-Zn-Ca после равноканального углового прессования "Физическое материаловедение" : Международная школа с элементами научной школы для молодежи: сборник конкурсных докладов, С. 231-236 (год публикации - 2016)

8. Виноградов А.Ю. Effect of severe plastic deformation on tensile and fatigue properties of ﬁne-grained magnesium alloy ZK60 Journal of Materials Research, Get access Volume 32, Issue 23, pp. 4362-4374 (год публикации - 2017)
10.1557/jmr.2017.268

9. А.Ю. Виноградов, Е.В. Васильев, М.Л. Линлеров, Д.Л. Мерсон, Е.О. Ржевская Влияние равноканального углового прессования на структуру и механические свойства магниевых сплавов Mg-Zn-Ca Вектор науки, № 4 (34) (год публикации - 2015)

10. Виноградов А.Ю., Васильев Е.В., Мерсон Д.Л., Эстрин Ю. A Phenomenological Model of Twinning Kinetics ADVANCED ENGINEERING MATERIALS (год публикации - 2016)
10.1002/adem.201600092

11. Виноградов А.Ю., Селезнев М.Н., Ясников И.С. Dislocation characteristics of shear bands in metallic glasses Scripta Materialia, Volume 130, Pages 138–142 (год публикации - 2016)
10.1016/j.scriptamat.2016.11.017

12. A. Vinogradov, E. Vasilev, D. Merson, Y. Estrin A phenomenological model of twinning kinetics Materials Science and Engineering A (год публикации - 2016)

13. Васильев Е.В., Мерсон Д.Л., Виноградов А.Ю. Kinetics of twinning and dislocation slip during cyclic deformation of ZK30 magnesium alloy AIP Conference Proceedings (год публикации - 2018)

14. Виноградов А.Ю., Васильев Е.В., Линдеров М.Л., Мерсон Д.Л. Evolution of Mechanical Twinning during Cyclic Deformation of Mg-Zn-Ca Alloys Metals, Volume 6, Issue 12 (год публикации - 2016)
10.3390/met6120304

Публикации

12. A. Vinogradov, E. Vasilev, D. Merson, Y. Estrin A phenomenological model of twinning kinetics Materials Science and Engineering A (год публикации - 2016)

Публикации

12. A. Vinogradov, E. Vasilev, D. Merson, Y. Estrin A phenomenological model of twinning kinetics Materials Science and Engineering A (год публикации - 2016)