Исследование влияния частоты и длительности импульсов на свойства покрытий, осаждаемых на титановые сплавы методом микродугового оксидирования

Болатов, Елдос Айдосович Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга (НОЦ Б.П. Вейнберга)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования являлись кальций-фосфатные покрытия, сформированные методом микродугового оксидирования, при различных специально подобранных режимах работы.
Целью данной работы являлось исследование влияния частоты следования и длительности импульсов на физико-химические и механические свойства покрытий, сформированных методом микродугового оксидирования.
В результате исследования были выявлены утверждения, которые могут быть полезны при подборе режимов для формирования специальных покрытий для разного рода применений.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 15
1 Литературный обзор ……………………………………………………………………………… 17
1.1 Способы модифицирования поверхности материалов ……………………. 17
1.2 Магнетронное распыление ……………………………………………………………….. 17
1.3 Плазменное распыление …………………………………………………………………… 19
1.4 Электрохимическое нанесения покрытий …………………………………………. 20
1.5 Золь гель метод………………………………………………………………………………… 22
1.6 Методы на основе лазерных технологий …………………………………………… 23
1.7 Микродуговое оксидирование ………………………………………………………….. 24
1.7.1 Основные представления о процессе МДО и его механизм ……… 27
1.7.2 Свойство и применение МДО покрытий. …………………………………. 30
1.7.3 Виды электролитов и их влияние. ……………………………………………. 32
1.7.4 Влияние параметров формирования разряда на свойства покрытий,
полученных методом МДО ……………………………………………………………….. 34
2 Материалы и методы …………………………………………………………………………….. 36
2.1 Материалы исследований…………………………………………………………………. 36
2.2 Методы исследований ……………………………………………………………………… 37
3 Результаты исследований ………………………………………………………………………. 38
3.1 Внешний вид и толщина покрытий…………………………………………………… 38
3.3 Морфология поверхности ………………………………………………………………… 42
3.4 Исследование химического состава методом ренгенофлуорисцентного
анализа………………………………………………………………………………………………….. 46
3.5 Исследование химического состава методом спектроскопии
комбинационного рассеяния. …………………………………………………………………. 50
3.6 Исследование смачиваемости …………………………………………………………… 53
3.7 Твердость и модуль упругости …………………………………………………………. 56
4 Финансовый менеджмент ………………………………………………………………………. 61
4.1 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………. 62
4.1.2 SWOT-анализ………………………………………………………………………….. 63
4.2 Планирование научно-исследовательских работ ………………………………. 66
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………… 66
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………….. 67
4.2.3 Разработка графика проведения исследования …………………………. 68
4.3 Бюджет научного исследования ……………………………………………………….. 72
4.3.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за
вычетом отходов) ……………………………………………………………………………… 72
4.3.2 Специальное оборудование для научных работ ……………………….. 73
4.3.3 Расчет амортизации специального оборудования …………………….. 75
4.3.4 Основная заработная плата ……………………………………………………… 76
4.3.5 Дополнительная заработная плата …………………………………………… 78
4.3.6 Отчисления во внебюджетные фонды ……………………………………… 78
4.3.7 Накладные расходы ………………………………………………………………… 78
4.4 Определение ресурсоэффективности исследования ………………………….. 79
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 87
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 88
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства …….. 88
5.1.2 Эргономические требования к рабочей зоне ……………………………. 89
5.2 Производственная безопасность ………………………………………………………. 90
5.2.2 Профессиональная социальная безопасность …………………………… 90
5.2.3 Анализ вредных и опасных факторов, создаваемых объектом
исследования…………………………………………………………………………………….. 90
5.2.4 Анализ вредных и опасных факторов, возникающих в лаборатории
при проведении исследований …………………………………………………………… 91
Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………………….. 91
5.2.5 Недостаточная освещенность ………………………………………………….. 93
5.3 Опасные факторы …………………………………………………………………………….. 94
5.3.1 Воздействие химических веществ на организм человека …………. 94
5.3.2 Пожаровзрывоопасность …………………………………………………………. 94
5.3.4 Мероприятия по защите от действий опасных и вредных факторов
…………………………………………………………………………………………………………. 95
5.4 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду ……….. 98
5.4.1 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ………. 98
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 99
5.5.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований ……………………………………………………………………………………. 99
5.5.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории
при проведении исследований …………………………………………………………… 99
5.5.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и разработка
порядка действия в случае возникновения ЧС …………………………………… 99
5.7 Список нормативных документов …………………………………………………… 103
Заключение ……………………………………………………………………………………………. 106
Использованная литература ……………………………………………………………………. 108
Приложение A ………………………………………………………………………………………. 111

В связи с увеличением травматизма в результате аварий, несчастных
случаев, спортивных травм, терроризма и т.д. возникает потребность в
имплантатах, имеющих остеостимулирующие свойства.
В современной медицине для изготовления имплантатов для
травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии, стоматологии
широко используются металлы и сплавы. В основном, они представлены
титаном и его сплавами, что объясняется их механической прочностью и
устойчивостью к окислению [1]. Несмотря на то, что титан относительно
давно используется в имплантологии, он нуждается в улучшении своих
механических, химических и биологических свойств посредством
модифицирования его поверхности различными физическими и физико-
химическими методами.
В настоящее время существует ряд способов формирования
остеостимулирующих покрытий на металлических имплантатах, однако метод
микродугового оксидирования (МДО) является наиболее отработанным.
Метод МДО, являясь экономичным и экологичным способом
модифицирования поверхности металлов вентильной группы, позволяет
формировать остестимулирующие покрытия толщиной до 40 мкм,
обладающие достаточной адгезией к поверхности подложки [2]. С целью
повышения остеоинтеграции имплантата и предотвращения металлозов на
поверхность имплантатов наносят кальций-фосфатные (КФ) покрытия [3].
Одним из ключевых факторов формирования КФ МДО-покрытий с
оптимальным набором свойств, наряду с подбором составов электролита и
материала основы, является разработка оптимальных электрических
параметров процесса оксидирования, таких как напряжение, ток, частота
следования и длительность импульсов, скорость подъёма напряжения.
Целью данной работы являлось изучение влияния частоты следования и
длительности импульсов на свойства и структуру кальций-фосфатных
покрытий на титановых имплантатах, сформированных методом
микродугового оксидирования.
Для достижения данной цели в работе были поставлены следующие
задачи:
1. Формирование покрытий на поверхности титановых подложек
методом МДО при различных режимах: частотах следования и
длительностях импульсов напряжения МДО;
2. Исследование морфологии, физико-химических и механических
свойств кальций-фосфатных покрытий.
Положение, выносимое на защиту: Длительность импульсов
рабочего напряжения МДО влияет на физико-механические свойства
кальций-фосфатных покрытий, осаждаемых на титановые сплавы,
существеннее, чем частота их следования, следовательно, может быть
эффективным инструментом для изменения свойств биоактивных покрытий.
Личный вклад автора заключается в постановке и решении основных
задач исследования, анализе и интерпретации экспериментальных
результатов. участвовал в прикладных научных исследованиях в рамках
ФЦП: проект «Разработка остеостимулирующих имплантатов на основе
гибридных технологий модифицирования их поверхности и компьютерного
моделирования выхода лекарственных препаратов для персонализированной
медицины при политравме и онкологии»

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Шиленок В. КГМУ 2017, Лечебный , выпускник
    5 (20 отзывов)
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертац... Читать все
    Здравствуйте) Имею сертификат специалиста (врач-лечебник). На данный момент являюсь ординатором(терапия, кардио), одновременно работаю диагностом. Занимаюсь диссертационной работ. Помогу в медицинских науках и прикладных (хим,био,эколог)
    #Кандидатские #Магистерские
    13 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Исследование структуры и свойств биоинертных сплавов системы Ti-Nb
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Кальций-фосфатные мишени для ВЧ-магнетронного осаждения биосовместимых покрытий
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)