Регистрация / Вход
Прислать материал

Получение и исследование свойств биорезорбируемых сплавов на основе Fe–Mn

ФИО: Маликова П.Е.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: к.ф.-м.н., проф. Пустов Ю.А. , с.н.с., к.т.н. Жукова Ю.С.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Защиты металлов и технологии поверхности

Академическая группа: МКМ-14-1

Одним из требований, традиционно предъявляемых к материалам для долговременных металлических имплантатов, является высокая коррозионная стойкость в средах организма человека. В то же время существует и развивается парадигма, согласно которой имплантируемое изделие должно выполнить свою функцию и затем раствориться (резорбироваться) окружающей средой.

В последнее время ведутся активные работы в области биорезорбируемых материалов на основе железа, в частности, системы Fe-Mn. Среди этих сплавов особый интерес представляют сплавы с добавлением кремния, т.к. они могут проявлять эффект памяти формы за счет обратимого мартенситного превращения γ↔ε. Перспективность использования этих сплавов в качестве биорезорбируемых материалов основана на сочетании благоприятных механических и коррозионных характеристик, а также повышенной биомеханической совместимости с костными тканями.

Следует иметь в виду, что механические свойства материалов на основе железа (прочность, жесткость, пластичность) должны быть согласованы со скоростью растворения материалов так, чтобы выполненные из них временные имплантаты обеспечивали необходимую прочность и жесткость имплантированной конструкции на время их постепенной деградации. Поэтому ключевым моментом является возможность подбора контролируемой скорости растворения материала за счет оптимизации химического состава и режима обработки сплава.

В настоящей работе проведены исследования структуры и свойств биорезорбируемых железных сплавов систем Fe-30Mn и Fe-30Mn-6Si (масс. %), для получения которых использовали метод вакуумно-дугового переплава с нерасходуемым вольфрамовым электродом. Сплавы были подвергнуты гомогенизирующему отжигу и закалке в воду от 850°C после выдержки 60 мин.

Однородность полученных сплавов была исследована методом микрорентгеноспектрального анализа. Показано, что распределение элементов по всему объему слитков достаточно равномерно и содержание основных компонентов соответствует заданному составу. Для управления структурой полученных материалов были использованы методы термомеханической обработки (ТМО). Прокатка образцов была проведена при комнатной температуре с истинными степенями деформации e = 0,3. Образцы были подвергнуты последеформационному отжигу при температурах 300°С…900°С, с последующей закалкой в воду после выдержки 30 мин и исследованы по методу Викерса на твердость. Результаты показали, что для получения эффекта памяти формы при комнатной температуре нужны более высокие температуры отжига.

Электрохимические измерения проводили на электронном потенциостате IPC-Micro методами хронопотенциометрии и потенциодинамической вольтамперометрии (скорость развертки потенциала 0,2 мВ/с) при температуре 37°С в модельном биологическом растворе Хэнка, имитирующем неорганическую составляющую среды костной ткани. Показано, что оба сплава растворяются в активном режиме с высокой скоростью деградации материала.