- Код статьи
- 10.31857/S0235010623060063-1
- DOI
- 10.31857/S0235010623060063
- Тип публикации
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 6
- Страницы
- 570-576
- Аннотация
- Пористое железо считается одним из самых перспективных биоразлагаемых или резорбируемых материалов в травматологии. К сегодняшнему дню известно всего несколько работ по получению нанопористого железа методом деаллоинга или селективного растворения ферросплавов. Cреди перспективных кандидатов в сплавы-прекурсоры большой интерес представляет ферротитан. Разность потенциалов выделения железа и титана в хлоридных расплавах может составлять около 700 мВ. Однако, на фазовой диаграмме присутствуют два интерметаллида: Fe2Ti и FeTi с температурами плавления 1427 и 1317°C соответственно. Был выплавлен образец состава Fe0.6Ti0.4, основой которого является конгруэнтное соединение Fe2Ti. Деаллоинг проводился в расплавленной хлоридной эвтектике LiCl–KCl при двух температурах 400 и 600°С в потенциостатическом режиме при следующих потенциалах относительно платинового квази-электрода сравнения −0.23 и +0.1 В, соответственно. Потенциалы выбирались таким образом, чтобы обеспечить достаточно большие токи в самом начале электродного процесса, но при этом избежать механического растрескивания образца. Получена бинепрерывная наноструктура железа с характерными размерами пор порядка 100 нм при деаллоинге немного ниже его температуры начала рекристаллизации (400°С). Остаточное содержание титана, найденное посредством EDS-спектроскопии, не превышало 5 ат. % по поверхности. При повышении температуры процесса до 600°С наблюдается ожидаемое укрупнение пор и лигаментов, а также появлялись протяженные области пустот бóльшего размера – порядка нескольких микрон, возникающие, по-видимому, вследствие более интенсивного разрушения микровключений фазы FeTi в сплаве-прекурсоре. РФА образцов после деаллоинга однозначно свидетельствует об образовании фазы ОЦК-железа на поверхности образцов. Отмечены слабые РФА-рефлексы примесей дефектной фазы вюстита (FeO), так как имеет место частичное окисление активной нанопористой поверхности железа уже после изъятия образца и отмывки на воздухе при комнатной температуре. Делается вывод о принципиальной возможности получения нанопористого железа с бинепрерывной структурой пор и лигаментов (≈100 нм) из ферротитана в расплавленной хлоридной эвтектике посредством электрохимического деаллоинга при температурах немного ниже температуры начала рекристаллизации железа (400°С).
- Ключевые слова
- электрохимический деаллоинг хлоридный расплав ферротитан нанопористое железо
- Дата публикации
- 17.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 12
Библиография
- 1. McCue I., Karma A., Erlebacher J. Pattern formation during electrochemical and liquid metal dealloying // MRS Bull. 2018. 43. P. 27–34.
- 2. Zhang J., Li C.M. Nanoporous metals: fabrication strategies and advanced electrochemical applications in catalysis, sensing and energy systems // Chem. Soc. Rev. 2012. 41. P. 7016–7031.
- 3. Weissmüller J., Sieradzki K. Dealloyed nanoporous materials with interface-controlled behavior // MRS Bull. 2018. 43. P. 14–19.
- 4. Wegene B., Sichler A., Milz S. et al. Development of a novel biodegradable porous iron-based implant for bone replacement // Sci. Rep. 2020. 10. P. 9141.
- 5. Shuai C., Li S., Peng S., Feng P., Laid Y., Gao C. Biodegradable metallic bone implants // Mater. Chem. Front. 2019. 3. P. 544–562.
- 6. Heiden M., Johnson D., Stanciu L. Surface modifications through dealloying of Fe–Mn and Fe–Mn–Zn alloys developed to create tailorable, nanoporous, bioresorbable surfaces // Acta Mater. 2016. 103. P. 115–127.
- 7. Darson J., Mohan M. Iron Oxide Nanoparticles and Nano-Composites: An Efficient Tool for Cancer Theranostics. London: Intech Open, 2022. P. 1–180.
- 8. Rozhentsev D., Tkachev N. High-temperature electrochemical synthesis of nanoporous iron by dealloying of ferromanganese in a LiCl–KCl eutectic // J. Electrochem. Soc. 2021. 168. Art. № 061504.
- 9. Hamer W.J., Malmberg M.S., Rubin B. Theoretical electromotive forces for cells containing a single solid or molten chloride electrolyte // J. Electrochem. Soc. 1956. 103. P. 11–12.
- 10. Murray J.L. The Fe−Ti (Iron-Titanium) system. Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1981. 2. P. 320–334.
- 11. Роженцев Д.А., Першина С.В., Петрова С.А., Ткачев Н.К. Особенности окисления нанопористого железа, полученного деаллоингом ферромарганца в расплавленных солях // ЖОХ. 2023. 93. № 4. С. 628–634.
