Применение сплавов с памятью формы на основе титана в медицинской технике

Сплавы с эффектом памяти формы по заданной программе способны возвращать необычно большие неупругие деформации, проявлять резиноподобное поведение и демпфирующие свойства, генерировать значительные напряжения и т.д. Общепризнано, что наиболее ярким и лучшим представителем СЭ ЭПФ сплавов являются интерметаллид на основе никелида титана NiTi - нитинол.Применение сверхэластичных материалов с памятью формы позволило улучшить традиционные и получить совершенно новые функциональные свойства конструкций, радикально расширив области их практического применения в медицине. Так различные медицинские инструменты и изделия - сосудистые протезы и фильтры, клапаны, окклюдеры, костные имплантаты, папиллотомы, экстракторы желчных и мочевых камней, пульпоэкстракторы, сетки для герниопластики и т.д. - вот небольшая часть типичных примеров применения этих "умных" материалов.Широко используется пористый сплав на основе никелида титана. Он обладает высокой биосовместимостью как в силу химической инертности, так и в силу сходства с живыми тканями по механическим свойствам. Имплантатами из пористого никелида титана эффективно заменяют костные дефекты. Кроме того, в медицинской технике большое распространение получили методы лечения новообразований с помощью криоаппликаторов из пористого никелида титана.

25.Аморфно-металлические сплавы. Получение. Механический, магнитный и химические свойства. Среди твердых конденсированных сред особого внимания заслуживают так называемые металлические стекла - аморфные металлические сплавы с неупорядоченным расположением атомов в пространстве. Основной метод получения аморфных металлов — быстрое охлаждение (со скоростями ~1000 К/с) жидкого расплава, такие аморфные сплавы называются металлическими стеклами (метглассами). Тонкие пленки аморфных металлов получают конденсацией паров или напылением атомов на холодную подложку. Можно также получить аморфные металлы при электрохимическом осаждении и при облучении кристаллических металлов интенсивными потоками ионов или нейтронов.У аморфных металлов, так же как и у всех веществ в аморфном состоянии отсутствуют характерные для кристаллов дифракционные максимумы на рентгено-, нейтроно- и электронограммах образцов при их исследовании дифракционными методами. Физические и химические свойства металлов в аморфном состоянии существенно отличаются от их свойств в кристаллическом состоянии. Прочность и твердость аморфных металлов значительно выше, чем в кристаллическом состоянии, пределы текучести и прочности для ряда металлических стекол близки к рассчитанным теоретическим значениям. Однако модули упругости аморфных металлов ниже, чем в кристаллическом состоянии, что может быть связано с уменьшением сил межатомной связи. Механические свойства аморфных металлов в значительной степени определяются отсутствием дислокаций. Отсутствие дислокаций приводит к тому, что металлические стекла обладают очень высокой прочностью, а благодаря высокой твердости они износостойки. Однако отсутствие дислокаций приводит к снижению пластичности аморфных сплавов. Металлические стекла не так хрупки, как обычное стекло, их можно прокатывать при комнатной температуре..Одним из основных преимуществ аморфных металлических сплавов является их исключительно высокая коррозионная стойкость, которая у некоторых металлических стекол на несколько порядков выше, чем у лучших нержавеющих сталей.

26. Термическая стабильность аморфных металлических сплавов. Сверхпластичность материалов, ее разновидности. Аморфные металлы — метастабильные системы, термодинамически неустойчивые относительно процесса кристаллизации. Поэтому для характеристики аморфных металлов и пленок используют такой параметр, как термостабильность, который показывает температуру (температуру кристаллизации T_крист), отжиг при которой в течение 1 ч приводит практически к полной кристаллизации образца. Т_крист аморфных металлов варьируется в пределах 300 – 1000 К. Металлические стекла практически стабильны при T_крист - 200 К. Времена кристаллизации при этом оцениваются в сотни лет. Для стабилизации в состав аморфного металла вводят аморфизирующие примеси. Cверхпластичность — состояние материала, имеющего кристаллическую структуру, которое допускает деформации, на порядок превышающие максимально возможные для этого материала в обычном состоянии^[1]. Состояние сверхпластичности характерно для металлов и керамик с мелким размером зерна, обычно меньше 20 микрон. Кроме достаточно мелкого зерна, от материала для достижения состояния сверхпластичности требуется высокая однородность распределения по объему термопластичных компонентов, которые связывают между собой границы зерен в процессе пластического течения, позволяя материалу сохранять свою кристаллическую структуру.

27.Высокоскоростная сверхпластичность. Структурная сверхпластичность керамических материалов. Способность сверхпластичных материалов к большим равномерным деформациям обусловлена сильной зависимостью напряжения течения материалов от скорости деформации, приближающей их по реологическим признакам к вязким жидкостям. Именно вязким поведением сверхпластичных материалов объясняется также и их способность течь под действием напряжений, которые значительно меньше табличного предела текучести. Указанные признаки состояния сверхпластичности проявляются, как показывают многочисленные экспериментальные данные,в определенных условиях; из них принципиальное значение имеют:—структурное состояние деформируемого материала;—температурные условия деформации;—скорость деформации;.Структурное состояние..По этому признаку принято различать два типа сверхпластичности:Структурная сверхпластичность (ССПF, проявляющаяся в зависимости от исходного состояния структуры материала. Этот тип сверхпластичности демонстрируют металлические и керамические материалы,интерметаллиды и композиты с особо мелкими зернами. При этом,чем меньше размер зерен,тем сильнее проявляются указанные выше признаки сверхпластичности.

28 Сверхпластичность аморфных сплавов (металлических стекол). Сверхпластичность при фазовых превращениях. Сверхпластичность фазовых превращений (ФПСПFI=проявление которой не зависит от исходного состояния структуры материала. Эта разновидность сверхпластичности проявляется у полиморфных металлов и сплавов при их деформировании в процессе фазовых превращений. Температурные условия Температурный интервал существования структурной.Разновидности сверхпластичности. Сверхпластичные материалы.Два отмеченные выше типа сверхпластичности=EССП и ФПСПF= характеризуются различными

структурными и реологическими особенностями в зависимости от вида деформируемого материала, что позволяет говорить о различных видах сверхпластичных материалов=EтаблK=PFK= Феноменологический анализ механики массопереносаI= обеспечивающей сверхпластическоетечениеI= дает основание дляразделения этих материалов на две группыW==—= поликристаллические сверхпластичные металлические и керамические материалыI=демонстрирующие сверхпластическое течениеI= при котором единицами массопереноса являются кристаллические зернаI=размер которых измеряется в микроJI=субмикроJ=или нанометрической шкалеX==—= различного рода материалыI=показывающие сверхпластическое течениеI=при котором единицами массопереноса являются отдельные атомы или группы атомовX= эту группу составляют неорганические неметаллические и металлические стеклообразующие системыI= а также металлыI= демонстрирующиесверхпластическое течение при фазовых превращенияхK==

МатериалыI=относящиеся к первой группе=EССПFI=проявляют два сходных типа сверхпластичностиI=а именноI= мелкозернистую сверхпластичность=EМЗСПF= и высокоскоростную сверхпластичность=EВССПFK= МЗСП поликристаллических металлических материалов с микронным и субмикронным зерном является объектом наиболее обширных исследований на протяжении четырех последних десятилетий.

Сверхпластичность нанокристаллических металлических и керамических материалов стала известной сравнительно недавно.