ВЛИЯНИЕ Si НА ЭНЕРГИЮ ДЕФЕКТА УПАКОВКИ И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ Fe-Mn СПЛАВОВ ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ Текст научной статьи по специальности «Физика»

ВЛИЯНИЕ Si НА ЭНЕРГИЮ ДЕФЕКТА УПАКОВКИ И СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ Fe-Mn СПЛАВОВ ПРИ КРУЧЕНИИ ПОД

ВЫСОКИМ ДАВЛЕНИЕМ Рыбальченко О.В.1, Мартыненко Н.С.1, Рыбальченко Г.В.2, Табачкова Н.Ю.3'4, Долженко П.Д.5, Щетинин И.В.3, Лукьянова Е.А.1, Темралиева Д.Р.1,

Добаткин С.В.1

1 Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской

академии наук, Москва, Россия 2Физический институт имени П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва,

Россия

3Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, Москва,

Россия

4 Университет науки и технологий МИСИС, Москва, Россия 5Белгородский государственный национальный исследовательский университет,

Белгород, Россия [email protected]

В последнее время пристальное внимание уделяется разработке биодеградируемых сплавов, в том числе и на основе железа, для временных медицинских имплантатов для остеосинтеза и сердечно-сосудистой хирургии. Биодеградация таких сплавов сопровождается замещением растворяющегося материала новообразованной тканью, что положительно влияет на процесс заживления травмы и позволяет избежать осложнений при лечении пациента. Однако, сплавы на основе железа обладают низкой скоростью деградации. Поэтому основной акцент при разработке биорезорбируемых сплавов на основе железа делается на повышении скорости коррозии. В данной работе повышение восприимчивости сплавов к коррозии осуществлялось за счет изменения структурно-фазового состояния методом кручения под высоким давлением (КВД). Методами оптической металлографии, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, а также рентгеноструктурного анализа изучены закономерности измельчения структуры двух сплавов Fe-27Mn и Fe-29Mn-5Si (масс. %). Целью данного исследования являлось изучение влияния кремния в условиях предельных степеней деформации при КВД на структурообразование и, как следствие, скорость деградации сплавов.

В исходном состоянии оба сплава находились в аустенитном состоянии. КВД проводили при двух температурах - комнатной и 300 °С до 10 оборотов. ПЭМ выявила предельное измельчение структуры сплавов вплоть до 30 нм. КВД при комнатной температуре ведет к протеканию мартенситного превращения. В сплаве Fe-29Mn-5Si после КВД при комнатной температуре аустенитная структура полностью превращается в s-мартенсит. В ходе холодной деформации в Fe-27Mn сплаве формируется ультрамелкозернистая двухфазная структура из 8-мартенсита с 5% аустенита. КВД при температуре 300 °С не изменяет исходный фазовый состав Fe-27Mn сплава. При этом в сплаве Fe-29Mn-5Si после КВД при 300 °С аустенита остается только 18.5 %. Известно, что энергия дефекта упаковки (ЭДУ) сплава, зависящая от его химического состава, влияет на преобладающий механизм деформации, который с увеличением ЭДУ меняется с образования мартенсита на деформационное двойникование в аустените, а затем на дислокационное скольжение. Si, понижая ЭДУ сплава, ведет к получению преимущественно мартенситной структуры не только при комнатной температуре деформации, но и при 300 °С, что может значительно повлиять на скорость коррозии, поскольку 8-мартенсит является менее коррозионностойким по сравнению с аустенитом.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 23-23-00096).