Kā svarīgs funkcionālais materiāls titāna metāls ar tā priekšrocībām, piemēram, zemu blīvumu, augstu īpatnējo spēku un lielisku izturību pret koroziju, plaši izmanto kosmosa, enerģijas un medicīniskās lietojumprogrammās. Medicīnas titāna un titāna sakausējumu attīstību var aptuveni sadalīt trīs periodos: pirmo periodu attēloja tīrs titāns un Ti-6Al-4V; Otrais periods bija + sakausējumi, kurus attēloja Ti-5al-2,5fe un Ti-6al-7NB; un trešais periods bija vērsts uz tipa titāna sakausējumu attīstību ar uzlabotu bioperformanci un zemāku elastības moduli. Jaunu titāna sakausējuma materiālu piemērošana būs pašreizējais medicīnisko ierīču attīstības virziens.
Medicīnisko titāna sakausējumu pētījumi manā valstī sākās 70. gados, attīstot Ti -2.5al-2.5mo-2,5Zr (TAMZ), ko veica Ziemeļrietumu pētniecības institūts nederīgajiem metāliem. Pēc tam tika izstrādāti 1990. gados Ti-6Al-4V, Ti-Al-2,5Fe un Ti-6Al-7NB materiāli ar neatkarīgām intelektuālā īpašuma tiesībām. Ķīnas Zinātņu akadēmija ir arī izstrādājusi jaunu-titānija sakausējumu Ti-24NB-4Zr-7,6Sn. Pašreizējā titāna sakausējuma attīstība manā valstī koncentrējas uz jauniem materiāliem un titāna sakausējumu aktīvu pielietojumu.
Titāna korozijas īpašības
Titāns ir termodinamiski nestabils metāls ar salīdzinoši negatīvu pasivācijas potenciālu ar standarta elektrodu potenciālu -1,63 V. Tāpēc tas viegli veido pasīvu oksīda plēvi atmosfērā un ūdens šķīdumos, kā rezultātā rodas lieliska izturība pret koroziju.
Titāna izturība pret koroziju dažādos plašsaziņas līdzekļos
Ir ļoti svarīgi izpētīt medicīnisko materiālu izturību pret koroziju. No vienas puses, dažu metāla jonu vai korozijas produktu iespiešanās no implantētiem materiāliem bioloģiskos audos var izraisīt dažādas fizioloģisko reakciju pakāpes. No otras puses, ķermeņa šķidrumu klātbūtne var nopietni pasliktināt noteiktu materiālu veiktspēju, izraisot ātru bojājumu vai pat neveiksmi. Salīdzinoši sarežģītā cilvēka vide ir pakļauta mikroelementu izšķīšanai, mainot oksīda slāņa stabilitāti. Neliela berze var sabojāt pasīvo plēvi, kas veidojas uz titāna virsmas, dažāda pakāpe. Piemēram, skābekļa deficīta vidē oksīda slānis kļūst mazāk stabils, un bojātos oksīda slāņus nevar salabot vai aizstāt, padarot to jutīgāku pret koroziju. Šī situācija ir gandrīz neizbēgama atkārtotas cilvēka kustības laikā un aprīkojuma izmantošanas laikā. Plastiskā deformācija maina materiāla strukturālo stāvokli, tādējādi ietekmējot tā izturību pret koroziju. Dažādām plastiskās deformācijas pakāpēm ir ievērojami atšķirīga ietekme uz materiāla izturību pret koroziju. Plastiskās deformācijas laikā iekšējā sprieguma koncentrācija rada defektus saskarnēs un graudos, tādējādi vājinot materiāla izturību pret koroziju.
Titāna korozijas mehānisms
Titāns ir grupas IVB pārejas elements ar samērā aktīvu ķīmisku raksturu un spēcīgu afinitāti pret skābekli. Jebkurā skābeklī saturošā vidē uz titāna virsmas viegli veidojas blīva pasīva plēve. Šī plēve ir ārkārtīgi plāna, parasti mērot dažus līdz desmitiem nanometru biezu. Titāna sakausējuma pasīvās plēves klātbūtne samazina virsmas laukumu, kas pieejams aktīvai izšķīšanai, palēninot izšķīšanas ātrumu un tādējādi pretojas bojājumiem, ko izraisa izšķīšana. Turklāt pasīvā filma ir patstāvīga; Kad tas ir bojāts, tas ātri veido jaunu aizsargājošu filmu. Tāpēc titānam ir lieliska izturība pret koroziju. Titāna metāla koroziju, kas implantēta dzīvā organismā, var klasificēt kā bedrē, stresa koroziju, plaisu koroziju, galvanisko koroziju un valkāt koroziju.
Stresa korozijas analīze
Stresa korozija attiecas uz parādību, kas metāli plaisā, kad stiepes spriegums un korozija darbojas vienlaicīgi. Vispārējais process ir šāds: stiepes sprieguma darbība liek aizsargājošai plēvei, kas veidojas uz metāla virsmas, sāk plaisāt, veidojot plaisas avotu piting vai plaisu korozijai, kas attīstās dziļumā. Tajā pašā laikā stiepes sprieguma darbība var izraisīt aizsardzības plēves atkārtotu plaisāšanu, veidojot plaisas perpendikulāri stiepes spriegumam un pat izraisot lūzumu.
1. Faktori, kas ietekmē titāna sakausējumu stresa koroziju
SCC (stresa korozijas plaisāšanas) rašanās titāna sakausējumos ir trīs faktoru kombinētās darbības rezultāts: vide, stress un materiāli. SCC ir ļoti selektīvs. Kamēr tiek mainīts kāds no trim iepriekš minētajiem faktoriem, SCC nenotiks.
(1) Vide
• Vidējs: Titāna sakausējumi var iziet SCC daudzu barotņu, piemēram, ūdens šķīdumu, destilēta ūdens, organisko šķīdumu un karstu sāļu, rīcībā. SCC mehānisms dažādos plašsaziņas līdzekļos ir atšķirīgs.
• PH vērtība: joprojām pastāv ievērojamas atšķirības pH vērtības ietekmē uz titāna sakausējumu SCC. Vispārīgi runājot, palielinoties pH vērtībai, titāna sakausējumu jutība SCC samazinās. Kad pH vērtība ir 13-14, SCC bieži var kavēt. Tomēr vietējās plaisas priekšējā daļā, kur notiek SCC izmaiņas, var veidoties spēcīga kodīga vide ar pH vērtību 2-3.
• Potenciāls: potenciāla ietekme uz SCC pakāpi ir būtiska. Korozijas sistēma, kas sastāv no sakausējuma un barotnes, ir atšķirīga, un tās SCC jutīgais potenciāls ir atšķirīgs.
• Temperatūra: temperatūra ir viens no svarīgiem faktoriem, kas ietekmē SCC veidošanos titāna sakausējumos. Vispārīgi runājot, SCC jutība palielinās, paaugstinoties temperatūrai. Tomēr cilvēka ķermenī implantēto materiālu jutība pret temperatūru ir ierobežota.
• Cl jonu koncentrācija: jo augstāka Cl-koncentrācija šķīdumā, jo lielāka ir tā SCC jutība.
(2) Stress
SCC negadījumi, ko izraisa atlikušais stress, kas sakausējumā izraisa aukstā darba laikā, kalšana, metināšana, termiskā apstrāde vai montāža veido 40% no visiem SCC negadījumiem. Turklāt ārējais stress, kas rodas darba laikā, vai ārējais stress, ko izraisa korozijas produktu tilpuma ietekme, var izraisīt arī SCC parādīšanos.
Rezumējot, medicīnas titāna korozijas veiktspēja ir galvenais faktors, kas jāņem vērā, kad tas tiek izmantots kā implanta materiāls. Dziļi izprotot titāna korozijas mehānismu un tā veiktspēju dažādās vidēs, var nodrošināt zinātnisku pamatu medicīnisko titāna sakausējumu materiālu izvēlei un projektēšanai, tādējādi nodrošinot tā drošību un uzticamību praktiskos pielietojumos.
Uzņēmums lepojas ar vadošajām vietējām titāna apstrādes ražošanas līnijām, tostarp:
Vācu importētā precizitātes titāna cauruļu ražošanas līnija (gada ražošanas jauda: 30 000 tonnu);
Japāņu tehnoloģijas titāna folijas ritošā līnija (plānākā līdz 6μm);
Pilnībā automatizēta titāna stieņa nepārtraukta ekstrūzijas līnija;
Inteliģenta titāna plāksne un sloksnes apdares dzirnavas;
Mes sistēma ļauj digitāli kontrolēt un pārvaldīt visu ražošanas procesu, sasniedzot produkta izmēru precizitāti ± 0,01 μm.
E-pasts
