Физико-механические свойства магниевого сплава для медицинских приложений после деформационной обработки
Пластическая деформация экструзией влияет на микроструктуру, фазовый состав и механические свойства магниевого сплава Mg-Y-Nd. Показано, что глубокая деформация экструзией сопровождается измельчением среднего размера зерна и переходу сплава из крупнокристаллического состояния в ультрамелкозернистое, значительным ростом прочностных свойств при одновременном увеличении пластичности, при этом фазовый состав не меняется
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 13
ГЛАВА 1. БИОРЕЗОРБИРУЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИМПЛАНТАТОВ …. 14
1.1 Биорезорбируемые полимеры ……………………………………………………………… 14
1.1.1 Используемые биоразлагаемые полимеры ……………………………………… 14
1.1.2 Физические свойства биорезорбируемых полимеров ……………………… 15
1.1.3 Механизм биорезорбции полимеров ………………………………………………. 15
1.2 Биокерамики применяемые в медицине……………………………………………….. 16
1.2.1 Используемые биорезорбируемые керамики ………………………………….. 17
1.2.2 Механические свойства биорезорбируемых керамик ……………………… 19
1.2.3 Механизм биорезорбции керамик ………………………………………………….. 20
1.2.4 Применение биокерамики в медицине …………………………………………… 20
1.3 Биорезорбируемые сплавы на основе магния……………………………………….. 21
1.3.1 Современные биорезорбируемые магниевые сплавы ……………………… 22
1.3.2 Механизм биорезорбции сплавов на основе магния ……………………….. 24
1.3.3 Механические свойства биорезорбируемых магниевых сплавов …….. 25
1.3.4 Применение биорезорбируемых магниевых сплавов………………………. 26
1.4 Биорезорбируемые сплавы на основе железа ……………………………………….. 27
1.4.1 Механические свойства биорезорбируемых сплавов на основе железа
……………………………………………………………………………………………………………… 28
1.4.2 Биосовместимость и скорость биорезорбции………………………………….. 29
1.5 Интенсивная пластическая деформация магниевых сплавов ………………… 30
1.5.1 Метод интенсивной пластической деформации ……………………………… 30
1.5.2 Свойства сплавов на основе магния после интенсивной пластической
дефлорации …………………………………………………………………………………………… 32
1.5.3 ИПД магниевых сплавов с присутствием кальция ………………………….. 33
1.5.4 Метод экструзии магниевых сплавов……………………………………………… 35
1.5.5 Влияние метода экструзии на структуру магниевых сплавов ………….. 37
1.5.6 Механические свойства экструдированных магниевых сплавов ……… 38
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ………………………………… 42
2.1 Объекты исследования ……………………………………………………………………… 42
2.2 Методы исследования ………………………………………………………………………. 43
2.2.1 Исследование структуры сплавов …………………………………………………… 44
2.2.2 Исследование физико-механических свойств магниевых сплавов ….. 46
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА И ФАЗОВЫЙ СОСТАВ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ . 51
3.1 Макроструктуры сплавов………………………………………………………………….. 51
3.2 Элементный состав магниевых сплавов ……………………………………………. 55
3.3 Фазовый состав ………………………………………………………………………………… 59
3.4 Микроструктуры исследуемых сплавов …………………………………………….. 63
3.5 Выводы по главе ………………………………………………………………………………. 69
ГЛАВА 4. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАГНИЕВЫХ
СПЛАВОВ…………………………………………………………………………………………………… 70
4.1 Механические свойства ……………………………………………………………………. 70
4.2 Коррозионные свойства ……………………………………………………………………. 77
4.3 Выводы по главе ………………………………………………………………………………. 79
ГЛАВА 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ
И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………………………………. 81
5.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения …… 81
5.1.1 Анализ конкурентных технических решений …………………………………. 81
5.1.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………… 83
5.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………….. 86
5.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………………. 86
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка графика
проведения ……………………………………………………………………………………………. 87
5.3 Бюджет научно-технического исследования ………………………………………… 90
5.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования ….. 90
5.3.2 Расчет амортизации специального оборудования …………………………… 91
5.3.3 Основная заработная плата исполнителей темы ……………………………… 91
5.3.4 Дополнительная заработная плата исполнителей темы …………………… 93
5.3.5 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) ………. 93
5.3.6 Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 94
5.3.7 Бюджетная стоимость НИР ……………………………………………………………. 94
5.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования .. 95
5.4.1 Интегральный показатель финансовой эффективности научного
исследования …………………………………………………………………………………………. 95
5.4.2 Интегральный показатель ресурсоэффективности вариантов
выполнения НИР …………………………………………………………………………………… 96
5.4.3 Интегральный показатель эффективности вариантов исполнения
разработки …………………………………………………………………………………………….. 97
5.5 Выводы по главе ………………………………………………………………………………. 98
ГЛАВА 6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСВЕННОСТЬ …………………………………………. 99
6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……. 99
6.2 Производственная безопасность ……………………………………………………… 101
6.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………… 107
6.4 Безопасность в ЧС ………………………………………………………………………….. 108
6.5 Выводы по главе …………………………………………………………………………….. 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 111
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ …………………………………………… 113
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………… 122
В настоящее время в ряде стран уделяется большое внимание разработке
новых материалов для медицинских применений, особенно это характерно для группы
биоразлагаемых материалов. Однако ни одна группа материалов не удовлетворяет
всем требованиям к таким материалам, а именно: требуемая скорость резорбции,
высокие механические свойства, биосовместимость [1, 2]. Группа металлических
материалов на основе магния и железа наиболее близко соответствуют по своим
свойствам, однако у магниевых сплавов скорость резорбции слишком высокая [3], а у
железа и его сплавов, наоборот, слишком низкая [4].
Однако магниевые сплавы имеют весьма посредственные механические
характеристики, как пределы текучести и прочности, что не позволяет использовать
сплавы в чистом виде [1]. В последнее время ведутся работы по повышению
прочностных свойств сплавов данной группы. В частности, применяют методы
интенсивной пластической деформации [5].
В настоящей работе были исследованы сплавы на основе систем Mg-Ca и Mg-
Y-Nd. Первый сплав обладает высокой биосовместимостью за счет легирования
кальцием [6], второй сплав обладает высокими, по сравнению с другими магниевыми
сплавами, механическими свойствами и коррозионной стойкостью [7]. К данным
сплавам был применен методы интенсивной пластической деформации экструзией,
который позволяет улучшить механические и коррозионные свойства данных
материалов.
Цель работы – установление влияния структурного состояния на физико-
механические свойства магниевых сплавов на основе систем Mg-Ca и Mg-Y-Nd.
Задачи работы:
1) исследовать микроструктуру магниевых сплавов на основе систем Mg-Ca
и Mg-Y-Nd в экструдированном и рекристаллизованном состояниях;
2) определить механические характеристики магниевых сплавов в двух
структурных состояниях;
3) исследовать коррозионную устойчивость магниевых сплавов в двух
структурных состояниях методом гравиметрии.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (105 отзывов)
4.2 (13 отзывов)
5 (18 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
4.8 (373 отзыва)
4.8 (13 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.6 (30 отзывов)
