Исследование и разработка аустенитных высокопрочных коррозионностойких железо-хромистых сплавов со сверхравновесным содержанием азота для медицинских имплантатов

Исследование и разработка аустенитных высокопрочных коррозионностойких железо-хромистых сплавов со сверхравновесным содержанием азота для медицинских имплантатов

Автор: Дымов, Алексей Викторович

Шифр специальности: 05.16.01

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2002

Место защиты: Москва

Количество страниц: 180 с. ил

Артикул: 2338552

Автор: Дымов, Алексей Викторович

Стоимость: 250 руб.

Введение
Прогнозы показывают, что в веке значительно возрастут требования к качеству сталей всех структурных классов. Повысится роль легированных сталей, и в связи с этим, обострится проблема использования легирующих элементов. Широко применяющиеся в нашей стране и за рубежом для медицинской техники нержавеющие Сг и СгММо стали типа ХН9 и ХНМЭ имеют низкую прочность и высокое содержание дорогих легирующих элементов молибдена и никеля, который является сильным аллергеном относительно недавно установлено. Это затрудняет использование таких сталей для указанного назначения вообще и в частности для высоконагруженных изделий. Одним из перспективных путей повышения прочности и снижения стоимости изделий медицинской техники является разработка аустенитных сплавов на основе железа с высоким содержанием азота, который превосходит другие легирующие элементы по упрочняющей и аустенитообразующей способности. Легирование низкоуглеродистых аустенитных сталей азотом позволяет не только повысить характеристики прочности и стабильность аустенита по отношению к образованию феррита и мартенсита, но и предотвратить образование в их структуре карбидов хрома типа М2зС6 и стфазы, снижающих коррозионную стойкость.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом разработаны и рекомендованы в качестве материала медицинской техники коррозионностойкие аустенитные безникелевые СгМп стали повышенной прочности, содержащие 0,,4 азота. Однако они содержат марганец в больших количествах, который оказывает вредное влияние на здоровье людей при выплавке и сварке таких сталей.
Введение


Коррозия имплантатов из стали ХН9Т в модельной среде, имитирующей тканевую жидкость, отмечена в работе . В структуре сталей типа ХН9 при содержании углерода более 0, в процессе термической обработки могут образовываться по границам зерен скопления карбидов хрома типа М2зС6 в виде пленок или оболочек, которые значительно снижают стойкость к межкристаллитной коррозии. При содержании углерода 0, в сталях типа ХН9 возможно образование в результате нагрева до С охрупчивающих сталь частиц офазы . В последние несколько десятилетий в ряде стран разработаны перспективные для использования в медицине коррозионностойкие азотосодержащие хромомарганцевые стали, которые не содержат никеля и имеют более высокий предел текучести по сравнению с указанными выше хромоникелевыми сталями. Легирование низкоуглеродистых хромомарганцевых аустенитных сталей азотом позволяет не только повысить характеристики прочности и стабильность аустенита по отношению к образованию феррита и мартенсита, но и предотвратить образование в их структуре карбидов хрома типа М2зС6 и афазы и тем самым повысить коррозионную стойкость и пластичность стали до уровня, достаточного для изготовления изделий медицинской техники. В работах , , для изготовления хирургических имплантатов рекомендуется немагнитные стали типа ХАГ, содержащие около Сг, Мп и 0,4Г1. По механическим свойствам табл. Проведенные эксперименты по биосовместимости таких сталей в Институте гигиены и профессиональных заболеваний и Институте онкологии БАИ показали отсутствие воспалительных реакций крови и признаков раздражающего действия имплантатов. Однако рекомендуемые стали содержат большое количество марганца, оказывающего при выплавке и сварке вредное влияние на здоровье человека. Кроме того, эти стали, содержащие около 0,,4 азота, будут обладать недостаточной для высоконагруденных имплантов прочностью и стойкостью к питтинговой коррозии изза малой величины коэффициента питтингообразования. Легирование нержавеющих хромистых аустенитных сталей азотом в количествах более 0. Таблица 1. Механические свойства не менее металлических материалов, применяемых и рекомендуемых для имплантатов. Марка сплава Термическая обработка а8, МПа СП3. Н2. Содержание азота в таких сплавах будет определять их структуру и свойства. Влияние азота на структуру и свойства высокоазотистых сталей. Азот, также как и углерод, дает в железе твердый раствор типа внедрения, т. Азот, как и углерод, способствует стабилизации ужелеза, имеющей ГЦК кристаллическую решетку. Большое сходство имеют диаграммы состояния систем железоуглерод и железоазот рис. Азот и углерод растворяются в а и ужелезе. Оба эти элемента расширяют область уфазы и оба обеспечивают эвтектоидное превращение аустенита . Однако, абсолютное значение максимальной растворимости азота в ужелезе заметно выше, чем углерода. Температура эвтектоидного превращения с образованием схтвердого раствора и нитрида Бе4Ы у в системе железоазот равна 0С, тогда как в системе железоуглерод она равна 5С. Эвтектоидные концентрации в системе железоазот и железоуглерод соответствуют концентрациям азота 2,3 и углерода 0,, соответственно. Отличительные особенности диаграммы железоазот определяют потенциальную возможность разнообразных и более значительных, чем для сплавов системы железоуглерод, воздействий на структурное состояние железоазотистых сплавов методами термической обработки. Проблема получения в затвердевшем железном сплаве большого количества азота заключается в том, что при температурах в интервале кристаллизации происходит резкое снижение растворимости азота в стали рис. Процесс кристаллизации железных сплавов обычно происходит через образование 5фазы высокотемпературной модификации железа с кристаллической решеткой ОЦК, в которой растворимость азота относительно низкая. Растворимость азота резко снижается при достижении температуры эвтектоидного превращения с образованием афазы, хотя и в аБе при температуре эвтектоидного превращения растворяется почти в пять раз больше азота, чем углерода , .

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.388, запросов: 232