Реферат
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Литературный обзор 5
1.1 Диаграмма состояния и кристаллические структуры в системе Ti - Ni 5
1.2 Биосовместимость TiNi имплантатов 6
1.3 Газовая коррозия 7
1.4 Свойства поверхности титановых сплавов 12
2. Постановка задачи. Материалы и методы исследований 18
2.1 Постановка задачи 18
2.2 Материалы и методы исследований 18
3. Исследование структурно-фазового состава окисленной поверхности
титановых сплавов 20
3.1 Исследование структурно-фазового состава окисленной поверхности
монолитного сплава Ti 20
3.2 Исследование структурно-фазового состава окисленной поверхности
монолитного сплава TiNi 22
3.3 Исследование структурно-фазового состава окисленной поверхности
пористого сплава TiNi, полученного методом СВС 25
3.4 Исследование структурно-фазового состава поверхности окисленного
пористого сплава TiNi, полученного спеканием 30
3.5 Топография и электростатический потенциал поверхности монолитных
сплавов Ti и TiNi 34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 41
В настоящее время никелид титана является распространенным материалом во многих высокотехнологичных областях, в том числе и в медицине. Уникальность этого сплава обуславливается его свойствами сверхэластичности, памяти формы за счет обратимых мартенситных переходов «аустенит - мартенсит», вызванных изменением внешних условий (нагрузка, температура), и способности вязкоупруго деформироваться с биологическими тканями. Сплавы никелида титана имеют высокие деформационнопрочностные характеристики и показатели биомеханической и биохимической совместимости. Традиционные имплантационные материалы (Ti, Ta, нержавеющая сталь) не проявляют вязкоупругого обратимого деформационного поведения и могут использоваться только в пределе упругой деформации, не превышающей 0,5 %, что в 200 раз меньше обратимой деформации тканей. Это ограничивает их применение в динамических условиях.
Биохимическая совместимость подразумевает отсутствие различных воспалительных реакций в прилежащих к имплантату тканях организма. Высокую коррозионную стойкость никелида титана обеспечивают образующиеся на его поверхности слои оксидов титана разной степени окисления, которые формируют барьерный слой, препятствующий транспорту кислорода в матрицу. Оксидная пленка не должна быть слишком толстой, так как в условиях знакопеременной нагрузки она трескается и разрушается. Эффективность импланта зависит от качества его интеграции в организм. За биоинтеграцию имплантата отвечают адгезия, пролиферация и дифференцировка клеток на его поверхности. Эти процессы зависят от химического состава поверхности, шероховатости, свободной поверхностной энергией, заряда, гидрофильности. Все эти параметры связаны между собой.
При производстве медицинских имплантатов сплавы подвергают нагреву от 400 до 900 °С. Многими авторами отмечено, что время и температура отжига влияют на структурно-фазовый состав окисленной поверхности. Поэтому исследование влияния температур отжига на воздухе на структуру и свойства поверхности различных имплантационных материалов является актуальным.
Целью данной работы является изучение особенностей структурно-фазового состава поверхности титановых сплавов при газовой коррозии.
1. На поверхности окисленного монолитного сплава TiNi обнаружен пористый градиентный зернистый слой окислов титана, островковый рост которого повышает газовую проницаемость поверхности.
2. На окисленной поверхности сплава TiNi обнаружены окислы титана и никеля - продукты распада фазы TiNi. Установлено, что оксиды титана аналогичны фазе TiO2 в модификации рутила, обнаруженной на поверхности окисленного монолитного титана.
3. При окислении пористого спеченного сплава TiNi обнаружено NiO больше, чем у монолитного сплава TiNi благодаря большей реакционной поверхности, но у пористого СВС TiNi содержание никеля на поверхности меньше, чем у спеченного пористого TiNi, благодаря наличию защитного коррозионно-стойкого поверхностного слоя.
4. Обнаружено, что окисление монолитных Ti и TiNi на воздухе при температурах 1000 °С повышает их гидрофильность благодаря росту полярной составляющей поверхностной энергии. Общая поверхностная энергия TiNi при окислении возрастает медленнее, чем у Ti, а дисперсная составляющая поверхностной энергии TiNi уменьшается быстрее, чем у Ti.
5. Обнаружено, что благодаря образованию оксидных групп Ti - O поверхность образцов Ti и TiNi при окислении приобрела отрицательный потенциал, что привело к улучшению смачиваемости.
