The problem of biomechanical compatibility of metallic materials and ways of solving it

Abstract

За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 27 лютого 2019 року Проаналізовано вимоги до властивостей металевих біоматеріалів з огляду на їхню біохімічну/біомеханічну сумісність, високу рентгеноконтрастність і знижену магнітну сприйнятливість. Встановлено, що за допомогою цілеспрямованого легування та/або термомеханічного оброблення можна досягти прийнятних характеристик біосумісності металевих матеріалів. Розроблено метод ультразвукової ударної обробки (УЗУО) для наноструктуризації та механохімічного окиснення поверхневих шарів металів і сплавів інтенсивною пластичною деформацією. Ефективність методу проілюстровано експериментальними результатами з підвищення корозійної стійкості, величини оборотної деформації й опору втомі за циклічних навантажень сплавів Zr 1 Nb, Ti 6 Al 4 V, ZrTiNb, ZrTiNbTa. Показано переваги ультразвукової ударної обробки в розв'язанні проблеми біомеханічної сумісності металевих матеріалів. Ключові слова: цирконій-титанові сплави, структура, ультразвукова ударна обробка, ультрадисперсні нанозерна, деформація, окиснення, корозійна стійкість. ХРІПТА Наталія Ігорівнакандидат фізико-математичних наук, науковий співробітник відділу фізичних основ інженерії поверхні Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України МОЛОДІ МОЛОДІ ВЧЕНІ ВЧЕНІ

Ультразвукові Методи Модифікування Поверхні Та Діагностики Новітніх Металевих Матеріалів

“…Показано, що дифузія та механохімічні реакції (окиснення/ азотування) на поверхні відіграють важливу роль у процесах, ініційованих інтенсивною деформацією [70][71][72][73][74][75], зокрема у формуванні «білих шарів» на сталях [35,39,40]. Ці процеси сприяють підвищенню фізико-механічних характеристик (твердість, опір втомі, зношуванню та корозії) традиційних конструкційних матеріалів на основі заліза, алюмінію, нікелю й титану, а також новітніх високо(середньо)ентропійних та спеціальних багатокомпонентних сплавів [77,78], отриманих з використанням сучасних адитивних технологій 3D-друку, які все ширше застосовують в аерокосмічній та автомобілебудівній промисловості, а також у медицині [79][80][81][82].…”

“…Додатковим позитивним фактором, який забезпечує підвищені антикорозійні властивості, є ініційоване високочастотною ударною деформацією механохімічне окиснення поверхні та формування тонкого оксидного шару, яке спостерігалося на різних сплавах біомедичного призначення -CoCrMo [70], Ti6Al4V [71], ZrTiNb [72], ZrNb [74][75][76], TiZrHfNbТа [78]. Така шарувата структура повторює будову кістки, тому перспективним є використання цього матеріалу для імплантів з високою біомеханічною сумісністю з тканинами людського організму (низький модуль пружності, високі корозійна стійкість і втомна довговічність) [78,82]. Високу ефективність щодо підвищення зносостійкості та корозійної стійкості сталей різного класу показали комбіновані методи модифікування поверхні із залученням електроіскрового легування [28,30,67] або лазерної термічної дії [35,39,[61][62][63] та фінішної УЗУО.…”