Влияние Поверхностной Обработки Фемтосекундным Импульсным Лазерным Излучением На Механические Свойства Субмикрокристаллического Титана

Abstract

Исследовано влияние обработки фемтосекундным лазерным излучением на механические свойства пластинчатых образцов субмикрокристаллического титанового сплава ВТ1-0 при активной деформации растяжением и усталостных испытаниях методом консольного изгиба. DOI: 10.21883/JTF.2018.03.45597.2367 Введение Известно, что среди современных металлических био-материалов для хирургических имплантатов широкую перспективу применения имеет субмикрокристалличе-ский (СМК) или наноструктуриванный (НС) нелегиро-ванный титан [1]. Формирование СМК и НС состояний в сплавах титана приводит к значительному улучше-нию комплекса их механических, физико-химических и других свойств, в том числе необходимых для их использования в качестве материала для медицинских имплантатов в травматологии, ортопедии, стоматологии и других областях медицины и техники.Перспективным направлением для повышения биосов-местимости СМК титана с биологическими тканями яв-ляется модификация поверхности с использованием им-пульсных лазеров фемтосекундной длительности. Фем-тосекундное лазерное облучение (ФЛО) обеспечивает меньшее загрязнение по сравнению с другими методами поверхностной обработки, обладает высокой техноло-гичностью, применимо для обработки деталей со слож-ной поверхностью. Важным преимуществом лазерных импульсов с ультракороткой фемтосекундной длительно-стью является малая глубина (менее микрометра) зоны теплового воздействия [2]. Это позволяет осуществлять модификацию тонких приповерхностных слоев практи-чески без разогрева объема материала, который обычно сопровождается разупрочнением вследствие деградации СМК и НС состояний или полного их устранения вслед-ствие развития процессов возврата и рекристаллизации. По этой причине применение фемтосекундного лазера особенно актуально для модификации поверхности ти-тановых сплавов в СМК и НС состояниях, поскольку развитие указанных выше процессов, протекающих при повышенных температурах, приводит к уменьшению характеристик прочности рассматриваемых материалов, характерных для крупнозернистой структуры [3,4].Управляемое изменение рельефа поверхности путем проведения ФЛО является перспективным направлени-ем повышения остеоинтеграции, поскольку нанорельеф поверхности особенным образом влияет на поведение различных типов клеток, а именно способствует повы-шению биоактивности остеобластов [5,6]. Управляемое изменение рельефа поверхности металлических имплан-татов посредством ФЛО и её влияние на их биосов-местимость являлись предметом ряда исследований по-верхностной обработки путем ФЛО [5][6][7]. Однако вопрос о влиянии ФЛО на механические свойства титановых сплавов на сегодняшний день мало изучен. В настоящей работе проведено исследование влияния ФЛО на ме-ханические свойства субмикрокристаллического титана ВТ1-0. 396