Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Магниевым сплавам медицинского назначения, в настоящее время уделяется повышенный интерес, так как их успешное внедрение в широкую практику может позволить исключить послеоперационное вмешательство, которое является значительным травмирующим фактором для пациента. Проблемы, которые мешают их внедрению – это невысокая прочность магния (данная проблема сейчас успешно решается за счет микролегирования и специальных методов пластической деформации) и необходимость регулирования коррозионной стойкости, которую предполагается решать за счет использования специальных покрытий. Задачей проекта является регулирование коррозионно-усталостных свойств магниевых сплавов, перспективных для применения в качестве биорезорбируемых имплантатов, за счет использования специальных диффузионных покрытий. На первом этапе проекта в 2019-2020 года решались задачи по выбору материалов для покрытий, а также технологии нанесения и последующих испытаний на адгезионную стойкость. В ходе выполнения проекта: (1) Получены покрытия путем распыления следующих элементов (Mg, Zn, Zr) на разных подложках. Для каждого из элементов выявлены особенности, которые необходимо учитывать при нанесении. (2) Проведены микроструктурные исследования полученных покрытий с использованием лазерной конфокальной микроскопии, которая выявила особенности, присущие каждому из покрытий, а также позволила с высокой точностью определить их толщину. (3) Проведены испытания адгезионной прочности полученных покрытий с использованием скретч-тестера, которые показали, что покрытия из магния являются самыми хрупкими, в то время как для цинковых и циркониевых покрытий при данных условиях нанесения, есть определенный запас пластичности. (4) Проведены статические испытания образцов магниевого сплава МА14 без покрытий после отжига при разных температурах для получения температурной зависимости его физико-механических характеристик с использованием записи сигналов акустической эмиссии для понимания кинетики процессов, протекающих в материале при нагружении. (5) Проведены усталостные испытания сплава МА14 при нормальных условиях и в коррозионной среде раствора Рингера (0,9%NaCl) при разных частотах, для получения данных по долговечности работы материала в разных средах.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
На втором этапе проекта в 2020-2021 года решались задачи по оценке коррозионной стойкости различных материалов с покрытиями, а также коррозионно-усталостной стойкости образцов с покрытием оптимального (для используемой технологии нанесения) состава. В ходе выполнения проекта: (1) Получены результаты по скорости коррозии магниевого сплава МА14 с покрытиями из разных металлов (Mg, Zn, Zr). Установлено, что для защиты от коррозии Zr является оптимальным элементом из предложенных. Установлено, что скорость коррозии при выдержке в растворе Рингера в течение 110 часов уменьшилась в 1,3 раза для покрытия толщиной порядка 0,4 мкм и в 1,6 раза для покрытия толщиной порядка 0,8 мкм (2) Проведены микроструктурные исследования Zr покрытий, нанесенных по различным режимам, обеспечивающим их разную толщину, с определением локального химического анализа, что позволило с прецизионной точностью определить толщины получаемых покрытий и их химический состав. (3) Проведены статический испытания магниевого сплава с покрытием для оценки возможного изменения физико-механических свойств материала подложки в результате термического воздействия в процессе нанесения покрытия. Установлено, что используемая технология не приводит к ухудшению исходных физико-механический свойств сплава. (4) Проведены усталостные испытания сплава МА14 в коррозионной среде раствора Рингера (0,9%NaCl) с нанесенным покрытием, результаты которых сопоставлены с материалом без покрытия. Установлено, что покрытие циркония толщиной всего 0,8 мкм приводит к значимому увеличению долговечности сплава МА14 при режиме испытания с малыми амплитудами напряжения, когда воздействие среды по времени максимальное. (5) Дополнительно проведена большая серия усталостных испытаний образцов магниевого сплава МА14 при разных частотах и с различной подготовкой поверхности в растворе Рингера (0,9%NaCl) для оценки влияния времени нахождения образца в среде на долговечность работы. Установлено, что для магниевых сплавов, испытываемых в коррозионной среде, зависимость долговечности от частоты проведения эксперимента носит ярко выраженный характер.