Технология получения наноструктурн...

Технология получения наноструктурного и субмикрокристаллического титана медицинского назначения

Разработаны технология и оборудование для опытно-промышленного производства заготовок (пруток диаметром 5,5-10,0 мм и длиной 1 м и более) наноструктурного и субмикрокристаллического титана ВТ1-0. Технология включает деформационную обработку исходной заготовки титана комбинированным методом интенсивной пластической деформации, состоящей из многократного одноосного прессования в пресс-форме или abc-прессования, многоходовой прокатки и низкотемпературного отжига. Данная технология обеспечивает достижение заданного наноструктурного или субмикрокристаллического состояния в титане с однородной структурой всему объему заготовки и с характерным размером зеренной-субзеренной структуры до 100 нм и менее и повышение механических свойств титана до уровня механических свойств, соответствующие титановым сплавам медицинского применения как ВТ6, ВТ16

Титан ВТ1-0 (ВТ1-00) в наноструктурном / субмикрокристаллическом состоянии обладает механическими свойствами, сопоставимыми со свойствами легированных титановых сплавов.

Механические характеристики титана и титановых сплавов

Материал

S0,2 МПа

SB, МПа

S0, МПа

d, %

Hm, МПа

Крупнокристаллический титан ВТ1-0

270

400

280

(105 циклов)

23

1700

Субмикрокристаллической титан ВТ1-0

900

1000

-

-

2700

Наноструктурный титан ВТ1-0

1100

1160

280

(2×106 циклов)

6

3300

Титан марки Grade 4 (США)

480

550

-

15

4200

Сплав ВТ-6

1010

1100

570

>6

3500

Сплав ВТ-16

1000

1050

-

>10

3400

S0,2 - предел текучести; SB - предел прочности; d - пластичность при растяжении; S0 - предел выносливости; Hm - микротвердость.

Предлагаемая технология позволяет получать наноструктурное и субмикрокристаллическое состояние в титане с применением широко используемого промышленного оборудования (прессы, штампы, прокатные станы и т.п.) с однородной структурой по всему объему заготовки. Титановые заготовки с наноструктурным и субмикрокристаллическим состояниями имеют размеры, достаточные для изготовления различных имплантатов широкой номенклатуры медицинского назначения. Наноструктурный и субмикрокристаллический титан ВТ1-0 не содержит токсичных для организма легирующих элементов, имеет высокие механические свойства, сопоставимые с титановыми сплавами, применяемыми в медицине (ВТ6, ВТ16).

Область применения
Производство имплантатов для дентальной имплантология, челюстно-лицевой хирургии, травматологии и другие возможные области применения.

Основными преимуществами наноструктурного и субмикрокристаллического титана перед традиционным крупнокристаллическим титаном и титановыми сплавам являются: высокая прочность при сохранении на удовлетворительном уровне пластичности, высокая усталостная прочность, высокая биосовместимость, отсутствие токсичных для организма легирующих элементов.

Назад