ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 239 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние термической обработки на структуру и свойства магниевого сплава МА20, подвергнутого интенсивной пластической деформации Никита Лугинин 1, 2, a, Анна Ерошенко 1, b, *, Константин Просолов 1, c, Маргарита Химич 1, d, Иван Глухов 1, e, Александр Панфилов 1, f, Алексей Толмачев 1, g, Павел Уваркин 1, h, Александр Кашин 1, i, Юрий Шаркеев 1, 2, j 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Академический проспект, 2/4, г. Томск, 634055, Россия 2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия a https://orcid.org/0000-0001-6504-8193, nikishek90@ispms.ru; b https://orcid.org/0000-0001-8812-9287, eroshenko@ispms.ru; c https://orcid.org/0000-0003-2176-8636, konstprosolov@ispms.ru; d https://orcid.org/0000-0001-5859-7418, khimich@ispms.ru; e https://orcid.org/0000-0001-5557-5950, gia@ispms.ru; f https://orcid.org/0000-0001-8648-0743, alexpl@ispms.ru; g https://orcid.org/0000-0003-4669-8478, tolmach@ispms.ru; h https://orcid.org/0000-0003-1169-3765, uvarkin@ispms.ru; i https://orcid.org/0000-0003-1860-3654, kash@ispms.ru; j https://orcid.org/0000-0001-5037-245X, sharkeev@ispms.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 4 с. 239–256 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-239-256 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.721.5:621.7:617 История статьи: Поступила: 29 июля 2025 Рецензирование: 03 сентября 2025 Принята к печати: 12 сентября 2025 Доступно онлайн: 15 декабря 2025 Ключевые слова: Магниевые сплавы Интенсивная пластическая деформация Механические свойства Термическая обработка Фазовый состав Структура Финансирование Работа выполнена при финансовой поддержке проекта Российского научного фонда № 23-13-00359. https://rscf.ru/project/23-13-00359/. Исследования выполнены на оборудовании ЦКП «НАНОТЕХ» ИФПМ СО РАН» и ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» НГТУ. АННОТАЦИЯ Введение. Медицина считается одним из наиболее перспективных направлений использования магниевых сплавов. Их ключевыми преимуществами являются биорезорбируемость и относительно низкий модуль упругости, сопоставимый с модулем упругости кортикальной кости человека (до 30 ГПа). Для медицинских приложений наиболее перспективны биосовместимые сплавы системы Mg-Zn-Zr-Сe (МА20). Ввиду их невысоких механических свойств требуют дальнейшего развития вопросы, связанные с разработкой методов интенсивной пластической деформации (ИПД) для формирования ультрамелкозернистого (УМЗ) состояния в объемных заготовках сплава Mg-Zn-Zr-Сe с целью получения оптимальных функциональных свойств. Для анализа условий формирования высокопрочного состояния УМЗ-сплавов необходимо учитывать различные механизмы упрочнения, включая и хорошо известные, связанные с влиянием УМЗ-структур. Актуальными также являются вопросы по выявлению механизмов деформации и деформационного упрочнения магниевых сплавов, подвергнутых ИПД. Цель работы: установление механизмов деформационного упрочнения и влияния термообработки на структуру и свойства магниевого сплава МА20 после комбинированной ИПД. Методы исследования. Объектом исследования являлся сплав МА20 в УМЗ-состоянии (масс. %: Mg – 98,0; Zn – 1,3; Ce – 0,1; Zr – 0,1, O – 0,5). УМЗ-состояние в сплаве получали методом ИПД, который включал в себя abc-прессование и последующую многоходовую прокатку в ручьевых валках. С целью исследования влияния отжигов на микроструктуру и механические свойства сплава образцы отжигали при температурах 200, 250, 300 и 500 °С в течение 24 часов на воздухе. Микроструктуру и фазовый состав образцов исследовали с помощью оптической и просвечивающей электронной микроскопии. Результаты и обсуждение. Установлено, что применение к образцам сплава МА20 комбинированного метода интенсивной пластической деформации, который состоит из 3аbс-прессования и последующей многоходовой прокатки, приводит к формированию УМЗ-структуры со средним размером зерна около 1 мкм. Достигается значительное повышение условного предела текучести σ0,2 до 250 МПа и временного предела прочности σB до 270 МПа при одновременном снижении относительного удлинения до 3 %. Установлено, что отжиг при 200 °C сохраняет УМЗ-состояние в сплаве МА20 и способствует увеличению пластичности на 100 %, уменьшению σ0,2 на 8 %, σВ – на 4 % по сравнению с исходным УМЗ-состоянием (без отжига). Выводы. Выявлено, что наибольший вклад в упрочнение УМЗ-магниевого сплава МА20 вносят зернограничный (σзер = 202 МПа) и дислокационный (σдис = 69 МПа) механизмы упрочнения. Для магниевого сплава в УМЗ- и мелкокристаллическом (МК) состояниях выявлен интервал размера зерен 1…7 мкм, соответствующий резкому росту интенсивности изменения рассчитанных вкладов дислокационного, зернограничного и общего упрочнений (dσдис/dd, dσзер/dd, dσобщ/dd) и плотности дислокаций dρ/dd. Для крупнокристаллического (КК) состояния сплава в интервале размеров зерен 7…40 мкм наблюдается стабилизация указанных параметров. Для цитирования: Влияние термической обработки на структуру и свойства магниевого сплава МА20, подвергнутого интенсивной пластической деформации / Н.А. Лугинин, А.Ю. Ерошенко, К.А. Просолов, М.А. Химич, И.А. Глухов, А.О. Панфилов, А.И. Толмачев, П.В. Уваркин, А.Д. Кашин, Ю.П. Шаркеев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 4. – С. 239–256. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-239-256. ______ *Адрес для переписки Ерошенко Анна Юрьевна, к.т.н., с.н.с. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН пр. Академический, 8/3, 634055, г. Томск, Россия Тел.: 8 (3822) 286 911, e-mail: eroshenko@ispms.ru
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1