Аннотация 2
Abstract 3
Введение 5
1 Медицинские изделия и материалы для их изготовления 8
1.1 Медицинские изделия, используемые при имплантации при
остеосинтезе 8
1.1.1 Пластины 9
1.1.2 Винты 10
1.2 Материалы, используемые для изготовления медицинских изделий .... 11
1.2.1 Титановые сплавы 11
1.2.2 Нержавеющая сталь 13
1.2.3 Магниевые сплавы 15
2 Методы структурных исследований 18
2.1 РКУП как метод формирования мелкодисперсной и наноструктуры ... 18
2.1.1 Сущность метода РКУП 18
2.1.2 Влияние РКУП на структуру и свойства 20
2.2 Испытания на ударную вязкость 23
2.2.1 Метод определение ударной вязкости 24
2.2.2 Механизмы разрушения в процессе испытаний на удар 26
2.3 Методы исследования микроструктуры 29
2.3.1 Оптическая микроскопия 29
2.3.2 Сканирующая электронная микроскопия 31
3 Влияние РКУП на магниевый сплав системы Mg-Zn-Ca 34
3.1 Исследование структуры системы Mg-Zn-Ca и ее влияние на ударную
вязкость 34
3.2 Испытания на ударную вязкость образцов из магниевого сплава Mg-Zn-
Ca 35
Заключение 40
Список используемой литературы и используемых источников 41
Современный мир полон разнообразием различного рода устройств, созданных как правило из металлических материалов, помогающих нам в различных областях деятельности, таких как информационные технологии, электротехника, машиностроение и в особенности медицина. Которая в свою очередь вносит огромный вклад в улучшение здоровья человека. Помимо лечения препаратами, медицина способна решать проблемы внешнего характера.
В хирургии нередки ситуации, требующие применения различного рода имплантатов. Наиболее часто они возникают при необходимости соединения костных обломков, то есть остеосинтезе, где имплантируются элементы как фиксирующих, так и несущих конструкций [1]. Для создания имплантатов используют разные конструкционные материалы, в число которых также могут входить металлы и сплавы.
Наиболее широко используемыми металлами в медицине являются нержавеющая сталь аустенитного класса и сплавы на основе титана. Титановые сплавы обладают невысокой плотностью, хорошим комплексом механических свойств в широком интервале температур, высокой коррозионной устойчивостью в агрессивных средах, а также отличной биологической совместимостью с тканями человеческого организма [2]. Что позволило титановым сплавам занять лидирующее место среди конструкционных материалов в данной области. Нержавеющая сталь аустенитного класса, также как титан обладает высокой коррозионной устойчивостью, высокой прочностью, имеет достаточную биологическую совместимость, однако ее плотность в 2 раза больше плотности титана. Хоть сталь аустенитного класса и обладает более низкими свойствами, тем не менее она все также применяется в создании и имплантации медицинских конструкций в организм при определенных требованиях.
Медицинские изделия из титановых сплавов и сталей аустенитного класса используются по сей день и справляются со своей задачей очень хорошо, однако у этих материалов есть одна общая проблема - это повторное медицинское вмешательство в человеческий организм по необходимости извлечения имплантата...
Данная выпускная квалификационная работа направлена на исследование влияния РКУП на ударную вязкость и механизм разрушения магниевого сплава системы Mg-Zn-Ca.
При проведении исследований применяли передовые методы исследования с использованием современного оборудования. Образцы магниевого сплава для исследования были подготовлены сотрудниками Уфимского государственного авиационного технического университета по их собственному режиму на промышленном прессе.
Испытание образцов из магниевого сплава на ударную вязкость проводили по схеме трехточечного изгиба на маятниковом копре TCKM-50 в различных интервалах температур в течении не менее 3-5 секунд с момента извлечения из печи и дальнейшего разрушения исследуемых образцов.
Для исследования микроструктуры образцов применяли металлографический инвертированный микроскоп Axiovert 40 МАТ.
Элементный состав и фрактографические исследования изломов проводили на сканирующем электронном микроскопе JEM-6390
По результатам работы были сформулированы основные выводы:
- Был осуществлен литературный обзор, выбрано оборудование и испытание ударной вязкости по методу трехточечного изгиба,
- РКУП сплава системы Mg-Zn-Ca по выбранному режиму приводит к формированию из крупнозернистой однородной структуры - бимодальную с мелким зерном,
- РКУП сплава системы Mg-Zn-Ca не приводит к изменению механизма разрушения. Как в исходном состоянии, так и после РКУП разрушение образцов произошло по механизму квазискола,
- РКУП сплава системы Mg-Zn-Ca приводит к падению ударной вязкости, в связи с чем стоит избегать ударных нагрузок.
