Preview

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ СВЕРХУПРУГИХ СПЛАВОВ Ti-Nb В МОДЕЛЬНОМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ РАСТВОРЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-1-30-35

Полный текст:

Аннотация

Замена костной ткани – одна из самых актуальных проблем медицины, о чем свидетельствуют постоянно растущие объемы соответствующих рынков. К материалам для изготовления внутрикостных имплантатов предъявляются всё более высокие требования. Сплавы на основе титана широко применяются в качестве материала для биомедицинских имплантатов ввиду своей уникальной комбинации свойств: высокой прочности, низкой жесткости и плотности, высокой коррозионной стойкости и биосовместимости. Одной из наиболее распространенных причин выхода имплантата из строя является коррозионно-усталостное разрушение. Таким образом, коррозионное и электрохимическое исследования в условиях, имитирующих режим готовой продукции, имеют большое практическое значение.

Цель статьи – сравнение электрохимического и коррозионного поведения сверхупругого сплава Ti-22Nb-6Zr и коммерчески используемого чистого титана в модельных условиях эксплуатации имплантатов, работающих под нагрузкой, в растворе, имитирующем среду костной ткани. Измерение потенциала свободной коррозии проводилось на образцах из проволоки в 0,9 % физиологическом растворе NaCl (B. Braun, Германия) с применением изгибающих нагрузок (максимальная наведенная деформация 1,5 % с частотой циклов 0,9 Гц) до момента разрушения образца. В ходе исследований было показано, что сплав Ti-22Nb-6Zr превосходит чистый Ti с точки зрения коррозионно-усталостного поведения. В частности, он обладает более высокими значениями потенциала свободной коррозии, его пассивная оксидная пленка более устойчива к воздействию циклических нагрузок; соответственно, сплав обладает большей усталостной долговечностью, и количество циклов до разрушения значительно больше.

Об авторах

А. А. Коробкова
Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
Россия

Коробкова Анастасия Анатольевна - аспирант.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4. Тел.: (499) 238-81-31



А. М. Казакбиев
Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
Россия

Казакбиев Алибек Магарамович - аспирант.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4. Тел.: +7 917 542-22-18



С. М. Дубинский
Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
Россия

Дубинский Сергей Михайлович - кандидат технических наук, доцент.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4. Тел.: (499) 238-81-31



С. Д. Прокошкин
Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
Россия

Прокошкин Сергей Дмитриевич - доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4. Тел.: (499) 238-81-31



М. Р. Филонов
Национальный исследовательский технологический университет МИСиС
Россия

Филонов Михаил Рудольфович - доктор технических наук, профессор, проректор по науке и инновациям.

119049, Москва, Ленинский пр-т, 4. Тел.: (499) 237-22-25



Список литературы

1. Hanawa T. Recent development of new alloys for biomedical use // Materials science forum. – Trans Tech Publications. 2006. Vol. 512. P. 243–248.

2. Miyazaki S., Kim H.Y., Hosoda H. Development and characterization of Ni-free Ti-base shape memory and superelastic alloys // Materials Science and Engineering: A. 2006. Vol. 438-440. P. 18–24.

3. Long M., Rack H.J. Titanium alloys in total joint replacement – a materials science perspective // Biomaterials. 1998. Vol. 19. № 18. P. 1621–1639.

4. Brailovski V., Prokoshkin S., Gauthier M., Inaekyan K., Dubinskiy S., Petrzhik M., Filonov M. Bulk and porous metastable beta Ti-Nb-Zr(Ta) alloys for biomedical applications // Materials Science and Engineering: C. 2011. Vol. 31. P. 643–657.

5. Okazaki Y. Effect of friction on anodic polarization properties of metallic biomaterials // Biomaterials. 2002. Vol. 23. № 9. P. 2071–2077.

6. Brunette D.M., Tengvall P., Textor M., Thomsen P. Titanium in medicine: material science, surface science, engineering, biological responses and medical applications. Berlin: Springer, 2001. 1019 p.

7. Ryhänen J. Biocompatibility of nickel‐ titanium shape memory metal and its corrosion behavior in human cell cultures // Journal of Biomedical Materials Research Part A. 1997. Vol. 35. № 4. P. 451–457.

8. Stern M., Wissenberg H. The influence of noble metal alloy additions on the electrochemical and corrosion behavior of titanium // Journal of the Electrochemical Society. 1959. Vol. 106. № 9. P. 759–764.

9. Fleck C., Eifler D. Corrosion, fatigue and corrosion fatigue behaviour of metal implant materials, especially titanium alloys // International Journal of Fatigue. 2010. Vol. 32. P. 929–935.

10. Dubinskiy S.M., Prokoshkin S.D., Brailovski V., Inaekyan K.E., Korotitskiy A.V., Filonov M.R., Petrzhik M.I. Structure formation during thermomechanical processing of Ti-Nb-(Zr, Ta) alloys and the manifestation of the shape-memory effect // The physics of metals and metallography. 2011. Vol. 112. № 5. P. 503– 516.

11. Brailovski V., Prokoshkin S., Inaekyan K., Dubinskiy S., Gauthier M. Mechanical properties of thermomechanically processed metastable beta Ti-Nb-Zr alloys for biomedical applications // Materials science forum. 2012. Vol. 455. P. 706–709.

12. Pustov Y.A., Zhukova Y.S., Filonov M.R. Kinetic regularities and mechanism of formation of nanosize passive films on titanium alloys for medical application and their electrochemical behavior in simulated physiological media // Protection of metals and Physical Chemis-try Surfaces. 2014. Vol. 50. P. 315–321.

13. Qiang L., Junjie L., Guanghao M., Xuyan L., Deng P. Influence of ω phase precipitation on mechanical performance and corrosion resistance of Ti–Nb–Zr alloy // Materials & Design. 2016. Vol. 111. P. 421–428.

14. Bai Y., Li S.J., Prima F., Hao Y.L., Yang R. Electro-chemical corrosion behavior of Ti–24Nb–4Zr–8Sn alloy in a simulated physiological environment // Applied Surface Science. 2012. Vol. 258. № 8. P. 4035–4040.

15. Campanelli L.C., Bortlan C.C., Carvalho da Silva P.S., Bolfarini C., Oliveira N.T.C. Effect of an amorphous titania nanotubes coating on the fatigue and corrosion behaviors of the biomedical Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb alloys // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical materials. 2017. Vol. 65. P. 542–551.

16. Chelariu R., Bolat G., Izquierdo J., Mareci D., Gordin D.M., Gloriant T., Souto R.M. Metastable beta Ti-Nb-Mo alloys with improved corrosion resistance in saline solution // Electrochimica Acta. 2014. Vol. 137. P. 280–289.

17. Zhukova Y.S., Pustov Y.A., Konopatsky A.S., Filonov M.R. Characterization of Electrochemical Behavior and Surface Oxide Films on Superelastic Biomedical Ti-Nb-Ta Alloy in Simulated Physiological Solutions // Journal of Alloy Compounds. 2014. Vol. 586. P. S535–S538.

18. Zhukova Y.S., Pustov Y.A., Konopatsky A.S., Dubinskiy S.M., Filonov M.R., Brailovski V. Corrosion fatigue and electrochemical behavior of superelastic Ti-Nb-Ta alloy for medical implants under cyclic load conditions // Materials Today Proceedings. 2015. Vol. 2. P. S991–S994.

19. Bai Y. Electrochemical corrosion behavior of Ti–24Nb– 4Zr–8Sn alloy in a simulated physiological environment // Applied Surface Science. 2012. Vol. 258. № 8. P. 4035–4040.

20. Racek J. Monitoring tensile fatigue of superelastic NiTi wire in liquids by electrochemical potential // Shape Memory and Superelasticity. 2015. Vol. 1. № 2. P. 204– 230.


Для цитирования:


Коробкова А.А., Казакбиев А.М., Дубинский С.М., Прокошкин С.Д., Филонов М.Р. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ СВЕРХУПРУГИХ СПЛАВОВ Ti-Nb В МОДЕЛЬНОМ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМ РАСТВОРЕ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2018;(1):30-35. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-1-30-35

For citation:


Korobkova A.A., Kazakbiev A.M., Zhukova Y.S., Prokoshkin S.D., Filonov M.R. THE STUDY OF THE ELECTROCHEMICAL BEHAVIOR OF SUPERLASTIC Ti-Nb ALLOYS IN A MODEL PHYSIOLOGICAL SOLUTION UNDER THE CYCLIC LOADING. Science Vector of Togliatti State University. 2018;(1):30-35. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2018-1-30-35

Просмотров: 31


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)