Deformación Plástica Severas de Aleaciones de Mg-Zn-Zr-Ce: Avanzando en la Resistencia a la Corrosión y la Resistencia Mecánica para Aplicaciones Médicas
Autores: Luginin, Nikita; Eroshenko, Anna; Khimich, Margarita; Prosolov, Konstantin; Kashin, Alexander; Uvarkin, Pavel; Tolmachev, Alexey; Glukhov, Ivan; Panfilov, Alexander; Sharkeev, Yurii
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Magnesio
Aleaciones
Resistencia mecánica
Cerio
Resistencia a la corrosión
Aplicaciones médicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
Las aleaciones a base de magnesio tienen un potencial para aplicaciones médicas, pero enfrentan desafíos como la rápida bioresorción y la limitada resistencia mecánica durante la curación ósea temprana. En nuestro estudio, presentamos una nueva aleación de Mg-Zn-Zr-Ce con bajo contenido de cerio (hasta 0.1 % en peso de Ce) procesada utilizando dos técnicas de deformación plástica severa (SPD). A través de una combinación innovadora de forjado multiaxial y laminado multipaso, hemos logrado una estructura de grano fino con un tamaño de grano promedio de la fase primaria de alfa-Mg de 1.0 um. Esta microestructura refinada exhibe propiedades mecánicas mejoradas, incluyendo un aumento sustancial en la resistencia al rendimiento (YS) de 130 a 240 MPa, mientras se preserva la ductilidad. La composición de la aleación incluye granos de alfa-Mg, hidruros de cerio y zinc, y fases intermetálicas con elementos de cerio y zinc. Las pruebas de tracción de la aleación de grano fino demuestran una mejora en la resistencia al rendimiento (YS) a 250 MPa, marcando una mejora de 2.8 veces sobre el estado convencional (YS= 90 MPa), con una modesta reducción de 2 veces en la ductilidad. Crucialmente, las pruebas electroquímicas realizadas en soluciones fisiológicas destacan avances sustanciales en la resistencia a la corrosión. La corriente de corrosión se redujo de 14 a 2 A/cm2, mientras que la resistencia a la polarización disminuyó de 3.1 a 8.1 kOhmcm2, subrayando la resistencia mejorada de la aleación a la biodegradación. Nuestros resultados muestran que la nueva aleación de Mg-Zn-Zr-Ce, después de la SPD combinada, demuestra una bioresorción mitigada y propiedades mecánicas mejoradas. Nuestros hallazgos destacan el hecho de que la introducción de esta aleación innovadora y la aplicación de SPD representan pasos significativos hacia la superación de las limitaciones de las aleaciones a base de magnesio para implantes médicos, ofreciendo mejoras potenciales en seguridad y efectividad.
Descripción
Las aleaciones a base de magnesio tienen un potencial para aplicaciones médicas, pero enfrentan desafíos como la rápida bioresorción y la limitada resistencia mecánica durante la curación ósea temprana. En nuestro estudio, presentamos una nueva aleación de Mg-Zn-Zr-Ce con bajo contenido de cerio (hasta 0.1 % en peso de Ce) procesada utilizando dos técnicas de deformación plástica severa (SPD). A través de una combinación innovadora de forjado multiaxial y laminado multipaso, hemos logrado una estructura de grano fino con un tamaño de grano promedio de la fase primaria de alfa-Mg de 1.0 um. Esta microestructura refinada exhibe propiedades mecánicas mejoradas, incluyendo un aumento sustancial en la resistencia al rendimiento (YS) de 130 a 240 MPa, mientras se preserva la ductilidad. La composición de la aleación incluye granos de alfa-Mg, hidruros de cerio y zinc, y fases intermetálicas con elementos de cerio y zinc. Las pruebas de tracción de la aleación de grano fino demuestran una mejora en la resistencia al rendimiento (YS) a 250 MPa, marcando una mejora de 2.8 veces sobre el estado convencional (YS= 90 MPa), con una modesta reducción de 2 veces en la ductilidad. Crucialmente, las pruebas electroquímicas realizadas en soluciones fisiológicas destacan avances sustanciales en la resistencia a la corrosión. La corriente de corrosión se redujo de 14 a 2 A/cm2, mientras que la resistencia a la polarización disminuyó de 3.1 a 8.1 kOhmcm2, subrayando la resistencia mejorada de la aleación a la biodegradación. Nuestros resultados muestran que la nueva aleación de Mg-Zn-Zr-Ce, después de la SPD combinada, demuestra una bioresorción mitigada y propiedades mecánicas mejoradas. Nuestros hallazgos destacan el hecho de que la introducción de esta aleación innovadora y la aplicación de SPD representan pasos significativos hacia la superación de las limitaciones de las aleaciones a base de magnesio para implantes médicos, ofreciendo mejoras potenciales en seguridad y efectividad.