Структура и механические свойства биорезорбируемого цинкового сплава Zn-0,8Li-0,1Ca, подвергнутого интенсивной пластической деформации
DOI:
https://doi.org/10.54708/26587572_2026_822540Ключевые слова:
цинковый сплав, биорезорбируемый сплав, микроструктура, равноканальное угловое прессование, пластическая деформация, механические свойстваАннотация
Биорезорбируемые сплавы, обладающие уникальной способностью к биодеградации и резорбции с постепенным замещением тканевыми структурами, вызывают все больший интерес в имплантационной медицине. Благодаря своей доступности и дешевизне наиболее перспективными биорезорбируемыми сплавами считают сплавы на основе цинка. В статье представлены результаты исследования влияния пластической деформации методом равноканального углового прессования по типу конформ на микроструктуру и свойства перспективного цинкового сплава Zn-0,8Li-0,1Ca для медицинского применения. Показано, что РКУП-Конформ приводит к измельчению структуры и формированию высокого комплекса механических свойств: предел прочности и текучести при растяжении составляют 550 ± 13 МПа и 472 ± 10 МПа соответственно, а относительное удлинение – 21 ± 2%. Результаты исследования могут быть полезны для дальнейших разработок в области создания новых материалов для имплантатов.Библиографические ссылки
Gordienko I.I., Tsap N.A., Borisov S.A., Cherny S.P., Marchenko E.S., Antoniadi Yu.V. Possibilities of using bioresorbable implants in osteosynthesis of limb bone fractures in children and adolescents // Medical News of North Caucasus. 1, 82–87 (2024). (In Russian) [Гордиенко И. И., Цап Н.А., Борисов С.А., Черный С.П., Марченко Е.С., Антониади Ю.В. Возможности применения биорезорбируемых имплантов в остеосинтезе переломов костей конечностей у детей и подростков // Медицинский вестник Северного Кавказа. 1, 82–87 (2024)]. DOI: https://doi.org/10.14300/mnnc.2024.19020 ISSN - 2073-8137.
Martynenko N.S., Anisimova N. Yu., Kiselevskiy M. V., et al. Study of biocompatibility in vitro of ultrafine-grained Zn-based bioresorbable alloys // Russian Journal of Biotherapy. 3, 40–49 (2022). (In Russian) [Мартыненко Н. С., Анисимова Н.Ю., Киселевский М.В. и др. Исследование биосовместимости in vitro ультрамелкозернистых биорезорбируемых сплавов на основе Zn // Российский биотерапевтический журнал. 3, 40–49 (2022)]. DOI: https:// doi.org/10.17650/1726-9784-2022-21-3-40-49.
Povetkin V.V., Makarova L.N., Makarov V.V. Corrosion-protective properties of Zn-Mn alloy // Izvestiya Tula State University. 3, 329–333 (2024)]. (In Russian) [Поветкин В.В., Макарова Л.Н., Макаров В.В. Коррозионно-защитные свойства сплава Zn-Mn // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 3, 329–333 (2024)]. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-329-330.
Martynenko N.S., Rybalchenko O.V., Temralieva D.R. et al. Study of mechanical properties and corrosion resistance of pure Zn after high pressure torsion // Materials. Technologies. Design. 3(9), 24–30 (2022). (In Russian) [Мартыненко Н.С., Рыбалченко О.В., Темралиева Д.Р. и др. Изучение механических свойств и коррозионной стойкости чистого Zn после кручения под высоким давлением // Materials. Technologies. Design. 3(9), 24–30 (2022)]. DOI: https://doi.org/10.54708/26587572_2022_43924.
Atif M. Liu H., Zhou J., et al. Influence of rolling and equal channel angular pressing (ECAP) on the microstructural evolution and mechanical properties of Zn-0.5 Li-0.3 Mn alloy // Materials Science and Engineering: A. 953, art. no. 149757 (2026). https://doi.org/10.1016/j.msea.2026.149757.
Fakhretdinova E.I., Khafizova E.D, Raab G.I, Islamgaliev R.K. Novel method of severe plastic deformation for production of tubes from the Zn-4Ag-1Cu zinc alloy // Materials. Technologies. Design. 2(12), 100–107 (2023). (In Russian) [Фахретдинова Э.И. Хафизова Э.Д., Рааб Г.И., Исмалгалиев Р.К. Разработка нового метода интенсивной пластической деформации для получения трубок из цинкового сплава Zn-4Ag-1Cu // Materials. Technologies. Design. 2(12), 100–107 (2023)]. DOI: https://doi.org/10.54708/26587572_2023_5212100.
Demir G., Akyurek D., Hassoun A., Mutlu I. Production of biodegradable metal foams by powder metallurgy method // Fizicheskaya Mezomekhanika. 6. 106–119 (2022). (In Russian) [Demir G., Akyurek D., Hassoun A., Mutlu I. Производство биодеградируемых пенометаллов методом порошковой металлургии // Физическая мезомеханика. 6. 106–119 (2022)]. DOI: 10.55652/1683-805X_2022_25_6_106.
Li G., Chen D., Mine Y., et al. Fatigue behavior of biodegradable Zn-Li binary alloys in air and simulated body fluid with pure Zn as control // Acta Biomaterialia. 168, 637–649 (2023). DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.07.030.
Wei B.-B., Zhou E.-T., Cai L., et al. In vitro degradation mechanism of Zn-Li alloys: Influence of Li content and anodic intermetallic compounds LiZn4 // Corrosion Science. 246, art. no. 112721 (2025). DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2025.112721.
Yang H., Jia B.,Zhang Z., et al. Alloying design of biodegradable zinc as promising bone implants for load-bearing applications // Nature communications. 11, art. no. 401 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-14153-7.
Hussain M. Ullah S., Raza M.R., et al. Recent developments in Zn-based biodegradable materials for biomedical applications // Journal of Functional Biomaterials. 1, art. no. 1 (2022). DOI: https://doi.org/10.3390/jfb14010001.
Zhao Sh., McNamara C.T., Bowmen P.K., et al. Structural characteristics and in vitro biodegradation of a novel Zn-Li alloy prepared by induction melting and hot rolling // Metallurgical and Materials Transactions A. 3, 1204-1215 (2017).
Asfandiyarov R.N., Fakhretdinova E.I., Aksenov D.A., et al. Investigation of the influence of the ecapconform process on the mechanical properties of a bioresorbable magnesium alloy of the Mg-Zn-Zr system // Materials. Technologies. Design. 4(10), 12–19 (2022). (In Russian) [Асфандияров Р. Н., Фахретдинова Э.И., Аксенов Д.А. и др. Исследование влияния процесса ркуп-конформ на механические свойства биорезорбируемого магниевого сплава системы Mg-Zn-Zr // Materials. Technologies. Design. 4(10), 12–19 (2022)]. DOI: https://doi.org/10.54708/26587572_2022_441012.
Xu C., Schroeder S., Berbon P.B., et al. Principles of ECAP–Conform as a continuous process for achieving grain refinement: Application to an aluminum alloy //Acta Materialia. 4, 1379–1386 (2010).
He Y. L., Gao F., Son B.Y., et al. Grain refinement of magnesium alloys by CONFORM: A continuous severe plastic deformation route? // Materials Science Forum. 706, 1781–1786 (2012).
Shi Z.-Z., Li H.-Y., Xu J.-Y., et al. Microstructure evolution of a high-strength low-alloy Zn–Mn–Ca alloy through casting, hot extrusion and warm caliber rolling // Materials Science and Engineering: A. 771, art. no. 138626 (2020).
Huang H., Liu H., Wang L., et al. Revealing the effect of minor Ca and Sr additions on microstructure evolution and mechanical properties of Zn-0.6 Mg alloy during multi-pass equal channel angular pressing // Journal of Alloys and Compounds. 844, art. no. 155923 (2020).
Li Z., Shi Z.-Z., Hao Y., et al. High-performance hot-warm rolled Zn-0.8 Li alloy with nano-sized metastable precipitates and sub-micron grains for biodegradable stents // Journal of Materials Science & Technology. 11, 2618–2624 (2019).
Li Z., Shi Z.-Z., Zhang H.-J., et al. Hierarchical microstructure and two-stage corrosion behavior of a high-performance near-eutectic Zn-Li alloy // Journal of Materials Science & Technology. 80, 50–65 (2021).
Huang Z., Nie J.F. Solute-solute interactions and their impacts on solute co-segregation and interfacial cohesion of twin boundary in zinc // Journal of Materials Science & Technology. 138, 80–88 (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.07.051.
Zhu Y., Wu X. Heterostructured Materials // Progress in Materials Science. 131, art. no. 101019 (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.101019.
