WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Для исследования влияния режимов ТО на механическое поведение сплавов, образцы подвергали испытаниям на трехточечный изгиб и усталость изгибом с вращением при комнатной температуре. Усталостные испытание при изгибе с вращением проводили на проволочных образцах в исходном состоянии, и после ТО, соответствующей режиму ДС. По результатам испытаний на 3-х точечный изгиб установлено, что образцы плавки №2 можно продеформировать без разрушения не менее, чем на 10%, а образцы плавки №1 – на 4 – 8% (рис. 6). Из-за высокого уровня напряжений некоторые образцы плавки №1, отожженные при 1000 – 1100С, разрушались при повторном нагружении, что, возможно, связано как с сильной неоднородностью структуры сплава, так и с локальным образованием жидкой фазы при температуре отжига (пережогом).

Рис. 6. Кривые напряжение – деформация при испытании на изгиб образцов плавки №1 (а) и плавки №2 (б) после высокотемпературного отжига После отжига образцы были подвергнуты старению при 500С в течении часа с целью повышения температур мартенситного превращения. В состаренном состоянии образцы плавки №1 при комнатной температуре проявляют высокий комплекс сверхупругих свойств, а образцы плавки №2 находятся в мартенситном состоянии. После деформации образцов плавки №2 на 8% температура начала восстановления формы составляют 27±2С, а температура конца восстановления формы – 37±2С. Таким образом, проведенные исследования показали, что нагрев до температуры 1100С в процессе диффузионной сварки не приводит к ухудшению характеристик ЭЗФ и сверхупругости сплавов на основе никелида титана (рис. 7), и существует возможность управления этими характеристиками способами термической обработки. Для сварных соединений предпочтительно использовать полуфабрикаты, изготовленные из слитков, полученных методом индукционной плавки и имеющих более однородную структуру с меньшим содержанием частиц Ti2Ni. Исследование коррозионной стойкости сварных конструкций из никелида титана проводили на проволочных сварных образцах. Перед испытаниями поверхность образцов в зоне соединения механически обрабатывалась и подвергалась электрополировке для удаления возможных поверхностных дефектов.

а) б) г) в) Рис. 7. Механическое поведение при температуре 21°С проволочных образцов из никелида титана при испытании на трехточечный изгиб (а и в) и при испытании на усталость изгибом с вращением (б и г) после отжига 500 °С, час (а и б) и после отжига 1100 °С, 1 час и старения 500 °С, 1 час (в и г).

По результатам потенциодинамических коррозионных испытаний установлено, что термообработка сплава при 1100°С не ухудшает коррозионные свойства никелида титана. Характер анодных поляризационных кривых сварных образцов свидетельствует также об отсутствии щелевой коррозии в области зоны сварки. Образцы имеют высокие коррозионные свойства, что подтверждается отсутствием пробоев на поверхности и низкими значениями плотности тока пассивного состояния. Таким образом, после дополнительной механической обработки и электрополировке поверхности, сварные конструкции обладают высокой коррозионной стойкость в среде организма человека, что допускает их применение в медицине при производстве имплантатов.

Разработанные технологические рекомендации опробованы ЗАО КИМПФ при опытном производстве новых конструкций динамических имплантатов для позвоночника из листов сплава ТН1.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 1. Исследован и разработан экономичный способ получения пористых материалов с регулируемыми характеристиками пористости и жесткости с помощью диффузионной сварки. Установлено, что оптимальным сочетанием механических свойств и модулем упругости на уровни замещаемой костной ткани позвоночника обладают пористые материалы с 45-50% пористости. Разработан новый тип конструкции имплантата позвонков на основе проволочных (волоконных) материалов из сплава ВТ-1-00, защищенный патентом РФ.

2. Изучено влияние термоводородной обработки на повышение прочности сварных соединений из ВТ-1-00. Установлено, что применение режима ТВО включающего наводороживание до 0,8% масс. % Н и вакуумный отжиг при 700С в течение 1 часа позволяет повысить прочность соединения в 1,5-2 раза. Показана возможность оптимизации (снижение температуры на 100С) режима диффузионной сварки за счет применения дополнительной термоводородной обработки полученных сварных конструкций.

3. Исследован процесс диффузионной сварки сплавов на основе TiNi.

Установлено, что оптимальными режимами диффузионной сварки является Т=1100С, давление 20МПа, 1 час. Разработан режим сварки, позволяющий получать сварные соединения листовых материалов из сплава ТН1 с прочность на срез не менее 500МПа.

4. Изучено влияние высокотемпературной обработки в процессе сварки на структуру и характеристики СУ и ЭЗФ свариваемых полуфабрикатов. Установлено, что термическая обработка в интервале температур 700-1100С, в течение 1 часа практически не приводит к изменению структуры материала. При испытаниях на трехточечный изгиб и на усталость изгибом с вращением установлено, что механическое поведение образцов в исходном состоянии и после термообработки имитирующей режим ДС практически не различается. При этом характеристиками СУ и ЭЗФ сварных конструкций можно управлять режимами термообработки, ранее разработанными для полуфабрикатов из сплавов на основе TiNi.

5. Исследование коррозионной стойкости сварных соединений из проволоки сплава ТН1 при потенциодинамических коррозионных испытаний показало, что их коррозионная стойкость сопоставима с компактными образцами и не наблюдается признаков щелевой коррозии.

6. Разработанные образцы имплантатов позвонков прошли клинические испытания, и налажено их производство в ЗАО «КИМПФ».

7. Разработанные технологические рекомендации по диффузионной сварки сплавов на основе TiNi использованы ЗАО «КИМПФ» при опытном производстве новых конструкций динамических имплантатов для позвоночника из листов сплава ТН1.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Гусев Д.Е., Сенкевич К.С., Шляпин С.Д., Коллеров М.Ю. Технологические особенности получения пористых конструкций имплантатов с использованием диффузионной сварки и термоводородной обработки // Сварочное производство, 2009 №12 с. 25-31.

2. Шляпин С.Д., Коллеров М.Ю., Гусев Д.Е., Сенкевич К.С., Степанова Е.А.

Получение пористых медицинских имплантатов с использованием диффузионной сварки // Технология легких сплавов, 2007, №3 с.138 –143с.

3. Шляпин С.Д., Гусев Д.Е., Сенкевич К.С., Мамаев В.С. Структура и свойства сварных соединений сплавов на основе никелида титана // Технология легких сплавов, 2008, №3 с.65 –72с.

4. Шляпин С.Д., Коллеров М.Ю., Сенкевич К.С., Клубова Е.В., Князев М.И..

Получение пористых имплантатов из титановой проволоки диффузионной сваркой / Сборник трудов Международной конференции «Титан-2008 в СНГ», Киев, 2008, с.

397-400.

5. Шляпин С.Д., Сенкевич К.С., Гусев Д.Е., Чернышова Ю.В. Перспективы получения элементов конструкций из сплавов на основе TiNi диффузионной сваркой / Сборник трудов Международной конференции «Титан-2009 в СНГ», Одесса, 2009, с. 404-408.

6. Коллеров М.Ю., Ильин А.А., Давыдов Е.А., Гусев Д.Е., Балберкин А.В., Шляпин С.Д., Сенкевич К.С. Имплантат для замещения костных и хрящевых структур и устройство для его закрепления. Патент РФ №

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»