Аннотация 2
Abstract 3
Введение 5
Глава 1 Материалы применяемые в ортопедии 7
1.1 Нержавеющая сталь 7
1.1.1 Общие применения 7
1.1.2 Соответствующая биологическая активность 7
1.1.3 Клинически значимые механические свойства 8
1.1.4 Хирургически применимые свойства обработки 8
1.2 Титан и титановые сплавы 9
1.2.1 Общие применения 9
1.2.2 Соответствующая биологическая активность 10
1.2.3 Клинически значимые механические свойства 10
1.2.4 Хирургически применимые свойства обработки 11
1.3 Магниевые сплавы 12
1.4 Изделия для имплантации 12
1.4.1 Костные пластины 12
1.4.2 Винты 14
Глава 2 - РКУП и испытание на кручение 17
2.1 Процесс РКУП 17
2.2 Формирование структуры 21
2.3 Испытание на кручение 23
2.4 Анализ излома 27
Глава 3 Влияние РКУП на прочность и механизм разрушения сплава Mg-Zn-
Ca 31
3.1 Материал исследования 31
3.2 Испытание на кручение образцов из сплава системы Mg-Zn-Ca 32
3.3 Полученные в результате испытания изломы 34
Заключение 39
Список используемой литературы и используемых источников 40
Различные металлические сплавы используются в медицине уже не одно столетие, так уже в 18 веке для фиксации костных отломков начали применять железо, золото и серебро. С тех пор люди сильно продвинулись в разработке и применении сплавов в ортопедии. В наше время активно применяют стали и сплавы на основе титана. Их широкое применение обусловлено свойствами этих материалов, они являются наиболее подходящими для костных имплантатов по сравнению со множеством других металлов. Но это не означает что данные материалы являются идеальными в данной сфере. Титановые сплавы, и, в особенности, стальные, подвержены коррозии внутри тела человека. Подобное явление чревато последствиями для организма человека, и может потребоваться срочная операция по удалению имплантата.
Поэтому учёные со всего мира работают над созданием новых сплавов, которые могли бы превзойти сталь и титан. Так, например, сейчас активно ведётся разработка сплавов на основе магния. Магний не только является полезным элементом в теле человека, сплавы на его основе так же имеют механические свойства наиболее близкие к кости. Хотя магниевые сплавы являются очень перспективными, они пока находятся на стадии разработки.
В данной работе мы изучаем сплав на основе магния Mg-Zn-Ca. Этот сплав представляет собой тройную систему, состоящую из магния, цинка и кальция. Он является перспективным материалом для исследования и дальнейшего применения в биомедицине благодаря его превосходным механическим свойствам, которые близки к человеческой кости. Так же в отличии от других металлов и сплавов применяемых в ортопедии, таких как нержавеющая сталь, титан и сплавы на его основе, магний является материалом третьего поколения, то есть обладает такими свойствами как биосовместимость, биоинертность и биорезорбируемость. Отличает магний именно биорезорбируемость, ведь благодаря ей, имплантат из магниевого сплава, выполнив свою функцию полностью растворится в теле человека, не нанеся никакого вреда здоровью. Таким образом исключается нужда в повторном хирургическом вмешательстве для извлечения имплантата...
Данная выпускная работа охватывает исследование, входящее в грант по изучению механических свойств сплава системы Mg-Zn-Ca после отжига и обработки методом равно-канального углового прессования. Методом РКУП была получена мелкозернистая бимодальная структура.
Исследование было проведено совместно с Уфимским государственным авиационным техническим университетом (УГАТУ), ими были предоставлены образцы, подвергнутые отжигу и РКУП. Получившиеся результаты указывают на повышение предела прочности и текучести образца после РКУП на кручение на 19 МПа и 30 МПа и падением относительного сдвига на 8% по сравнению с образцом после отжига.
Выводы по главам:
1. - В первой главе был проведён литературный обзор, затрагивающий
материалы применяемы в медицине, изделия, изготавливаемые из них, а также сам магниевый сплав и его перспективность.
2. - Во второй главе рассмотрено подобранное для данного
исследования оборудование и методики изучения.
3. - В третьей главе приведены полученные результаты испытания магниевого сплава системы Mg-Zn-Ca на кручение.
