Усталостные свойства сплавов на основе никелида титана и их влияние на долговечность имплантатов

• Автор: Ламзин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 201 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Состояние вопроса.

1.1. Эффект запоминания формы. Классификация характеристик ЭЗФ

1.2. Влияние химического состава и структуры сплавов на основе никелида титана на характеристики ЭЗФ и СУ

1.2.1. Фазовые превращения в никелидс титана.

1.2.2. Влияние фазового состава, структуры и технологии обработки на характеристики ЭЗФ и СУ в сплавах на основе никелида титана.

1.3. Циклические характеристики сплавов на основе никелида титана .

1.4. Применение имплантатов из сплавов, обладающих эффектом запоминания формы, в медицине.

1.5. Характеристики работоспособности медицинских имплантатов из сплава ТН1 .

1.6. Заключение по литературному обзору и постановка задач исследования

Глава И. Объекты и методы исследования.
2.1. Объекты исследования.
2.2. Методы исследования
2.2.1. Исследование струкгуры
2.2.2. Исследование хараюсристик ЭЗФ.
2.2.3. Исследование силовых харакгсристик медицинских имплантатов.
2.2.4. Исследование усталостных свойств материалов на основе никелида титана.
Глава III. Влияние струкгуры и условий испытаний на циклическую
долговечность сплавов на основе никелида титана
3.1. Влияние условий испытаний на механическое поведение и деформационную усталость сплавов на основе никслида титана .
3.1.1. Влияние температуры испытаний на механическое поведение сплавов на основе никелида титана
3.1.2. Влияние параметров цикла дефор.мациидеформационную усталость сплавов на основе никелида титана
3.2. Влияние структуры на деформационную циклостойкость сплавов
на основе никелида титана.
3.2.1. Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства сплава I
3.2.2. Влияние степени дисперсности частиц интерметаллидов на деформационную циклостой кость сплавов на основе никелида титана.
3.2.3. Влияние химического состава на структуру и усталостные свойства сплавов на основе никелида титана.
3.3. Сравнительный анализ деформационной усталости никелида титана и конструкционных сплавов
лава IV. Исследование долговечности имплантатов из сплава на основе
никелида титана
4.1. Принципы определения напряженного состояния имплантатов из сплава на основе никелида титана при циклическом нагружении .
4.2. Влияние параметров цикла деформации на циклическую долговечность медицинских имплантатов из сплавов на основе никел ида титана
4.2.1 Влияние статической составляющей деформации на циклическую долговечность медицинских имплантатов из сплавов
на основе никслида титана
4.2.2 Влияние амплитуды деформации па циклическую долговечность медицинских имплантатов из сплавов на основе никелида титана.
4.3. Изменение харасгеристик работоспособности имплантатов из сплава на основе никелида титана в процессе циклического нагружения.
4.4. Влияние температуры конца восстановления формы и химического состава на динамику развития пластической деформации при циклическом наружении имплантатов из сплавов на основе никелида титана
4.5. Разработка методики проведения усталостных испытаний медицинских имплантатов различной функциональности.
4.5.1. Разработка методики проведения усталостных испытаний медицинских имплантатов предназначенных для протезирования связочнохрящевых структур.
4.5.2. Разработка методики проведения усталостных испытаний медицинских имплантатов предназначенных для остеосинтеза
4.6. Технические рекомендации по характеру структуры и окончательной термической обработки медицинских имплантатов различной функциональности.
Выводы по работе.
Список литературы


В том случае, если деформация превышает , то в формоизменение материала начинает давать вклад скольжение, приводящее к повышению плотности дефектов кристаллического сгроения, а при последующем ншревс или разгрузке происходит неполное восстановление исходной формы. На практике первая критическая степень деформации соответствует наведенной деформации, при которой после восстановления формы материалом появляется невосстановленная деформация. В интервале деформаций от до 8кр2 развитие скольжения приводит к упрочнению материала. При степенях деформации выше второй критической высокая концеплрация дефектов кристаллического сфоения приводит к
подавлению формоизменения по мартенситному механизму, накопление деформации происходит только в результате скольжения. ЭЗФ наблюдается только в тех сплавах, у которых деформационные процессы осуществляются только механизмами МП и двойниковапия и исключают дислокационное скольжение. В этом случае под механизмами накопления и возврата деформации сплавов с ЭЗФ следует подразумевать различные варианты мартенситного и двойникового каналов формоизменения, возможность реализации которых определяются условиями тсрмомсханичсского или механотсрмичсского воздействия. Введение понятий критических степеней деформации даст возможность сравнивать численные характеристики ЭЗФ различных материалов при обеспечении приблизительно одинаковой степени деформации. Однако попрежнему не была учтена связь температуры испытаний с характеристическими температурами конкретных материалов. Обратимый ЭЗФ. В литературе встречаются названия двухсторонний 5, 8, двунаправленный, круговой 8, двухпутсвой эффект и многообратимая память формы . Все они относятся к обратимому ЭЗФ. Этот эффект реализуется при многократном термоциклировании через интервал, охватывающий прямое и обратное МП. Существует два способа наведения обратимой при термоциклировании деформации. Первый способ состоит в термоциклировании в условиях действия внешнего напряжения, когда накопленная за счет реализации пластичности прямого МП деформация полностью или частично возвращается при нагреве при действии того же внешнего напряжения , . Второй способ состоит в предварительном воздействии на материал, в результате которого создаются внутренние ориентированные напряжения, обеспечивающие реализацию пластичности МП и возврат накопленной деформации при обратном МП. Обратимый ЭЗФ может быть описан
теми же характеристиками, что и необратимый, а также температурами начала М, и конца Мк МП при охлаждении в нагруженном состоянии. Эффекты, обусловленные механотермическим возвратом, связаны с возвратом накопленной при нагружении в изотермических условиях деформации при уменьшении или изменении знака деформирующего напряжения. Они объединяются одним понятием сверхупругость СУ 4, 6, . В зависимости от механизма накопления и возврата деформации, а также соотношения температуры, при которой производится механическое воздействие, с характеристическими температурами МП можно выделить следующие основные виды сверхупругости. Сверхупругость, обусловленная образованием мартенсита напряжения. Полный возврат накопленной деформации происходит только при условии, что МСТТЛАК рис. При АКТЛЛ только часть деформации устраняется за счет СУ, а при ТДАН эффект сверхупругости полностью подавляется. Сверхупругость мартснситмартенситных превращений. Его суть состоит в том, что при нафужении в мартенситном состоянии возможно накопление деформации за счет политипизма мартспситных плотноу пакован пых структур, выражающегося в переходах одной мартснситной структуры в друю при изменении последовательности укладки плотноунакованных плоскостей, и ее возврат при разфузке. Для сплавов на основе никелида титана он не обнаружен. Ферроупругость ФУ. Она обусловлена накоплением и возвратом деформации при знакопеременном нафужении в мартенситном состоянии 5, . Все виды сверхунругости МП характеризуются накопленной и восстановленной деформациями есу, а также напряжениями начала о,, и конца ак возврата деформации при кручении соответственно усу, тнн, тк. УР, т.