УДК 620.179.1

DOI 10.24411/1683-805X-2019-13012

 

До сих пор попытки улучшить остеоинтеграцию, фиксацию и стабильность имплантатов на основе титана сводились к созданию значительной шероховатости на поверхности с целью увеличения площади контакта между костью и имплантатом. В работе представлены экспериментальные данные, полученные с помощью дифракции рентгеновского синхротронного излучения, о свойствах поверхности биосовместимого сплава Ti-6Al-4V (остаточное напряжение, холодная деформация), которые претерпели значительное изменение после пескоструйной обработки и лазерной нагартовки. Изменение остаточных напряжений при холодной обработке главным образом зависит от свойств материала и способа обработки поверхности. Для оценки их влияния на регистрируемые характеристики магнитного поля, а также влияния остаточного напряжения и холодной обработки на результаты магнитных измерений применен метод магнитной дефектоскопии. Показано, что данный метод неразрушающего контроля является эффективным способом оценки термомеханической релаксации под обрабатываемой поверхностью на основе расчета нормальной и тангенциальной составляющих магнитного поля, индуцированного термотоками, с использованием феррозондового магнитометра.

Ключевые слова: остаточное напряжение, холодная обработка, магнитное зондирование, феррозонд, сплав Ti-6Al-4V ELI

 

Nondestructive magnetic monitoring of residual stresses in a medical Ti-6Al-4V ELI alloy using a fluxgate sensor

Attempts to improve the osteointegration, fixation and stability of Ti-base implants have been focused by producing a significative surface roughness that enhances the surface area available for bone/implant apposition. In this research study, it shows the experimental data by synchrotron radiation X-ray diffraction (SR-XRD) of the main material surface properties (residual stress and cold work) that changed significantly during the application of different surface treatments such as grit blasting and laser shock peening in a biometallic Ti-6Al-4V alloy. The ratio of residual stress to cold work is primarily determined by the material and the specific surface treatment applied. In order to establish how they alter the recorded magnetic signatures and to validate that the residual stress and cold work effects govern the outcome of the magnetic measurements, we used a nondestructive magnetic method. It was displayed that the magnetic method provides the unique capability of nondestructively sensing the thermomechanical relaxation below the treated surface only calculating the normal and tangential magnetic intensities induced by thermocurrents using a fluxgate magnetometer.

Keywords: residual stress, cold work, magnetic sensing, fluxgate, Ti-6Al-4V ELI alloy

 

 

H. Carreón, M.L. Carreon, M. Carreon-Garcidueñas  Применение магнитной дефектоскопии для определения остаточных напряжений в медицинском сплаве Ti–6Al–4V ELI с помощью феррозонда // Физ. мезомех. - 2019. - Т. 22. - № 3. - С. 106-111