Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, используемых для изготовления различных деталей и конструкций, в том числе для медицинского оборудования, инструментов и деталей, применяемых в ортопедии и травмотологии. Известен сплав, используемый для изготовления деталей-эндопротезов и имплантантов, содержащий мас.%: алюминий 5,5÷6,75; ванадий 3,5÷4,5; титан - остальное по ASTM F 136-92.
Этот сплав зарегистрирован международным стандартом ISO 5832-2 "Имплантанты для хирургии. Металлические материалы. Часть 3". Недостатком этого сплава является то, что ванадий, входящий в этот сплав, характеризуется потенциальной токсичностью.
Наиболее близким по технической сущности является сплав на основе титана (прототип), содержащий мас.%: алюминий 5,0÷6,5; ниобий 6,5÷7,5; тантал 0,1÷0,5; молибден 0,2÷1,5; титан - остальное (RU 42103405, 27.01.1998, С 22 С 14/00).
Недостатком этого сплава являются низкие пластические свойства и высокая стоимость производства. Содержание ниобия в сплаве в мас.% 6,5÷7,5. Стоимость ниобия составляет 4125÷5800 руб./кг.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание сплава, обладающего высокой пластичностью с характеристиками прочности на уровне сплава-прототипа и экономически более выгодного, чем известный. Сплав не содержит компонентов, несовместимых с живыми тканями человека.
Технический результат достигается за счет того, что в сплав, содержащий алюминий, молибден и ниобий, дополнительно введены цирконий, кислород и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
|
При этом суммарное содержание кислорода и углерода должно быть меньше или равно 0,22.
По сравнению с аналогом в сплаве в 10 раз снижено содержание ниобия, что значительно удешевляет стоимость металлургического производства, и дополнительно введен цирконий, который относится к переходным элементам, является непосредственным аналогом титана и имеет электронное строение с незаполненной d-оболочкой. Металлохимические свойства титана и циркония близки, что приводит к повышению пластичности без снижения остальных характеристик; при содержании циркония более 2,0% пластичность снижается на 30% (С.Г.Глазунов, В.Н.Моисеев Конструкционные титановые сплавы. М., Металлургия, 1974 г., стр.227).
Выбранное соотношение кислорода и углерода в пределах С+О2≤0.22 обеспечивает сохранение высокой прочности и пластичности. При увеличении содержания кислорода и углерода снижается термическая стабильность сплава и увеличивается склонность к коррозионному воздействию. Кислород и углерод являются сильными упрочнителями, соответственно снижается пластичность и вязкость сплавов (И.В.Горынин, Б.Б.Чечулин. Титан в машиностроении. М., Металлургия, 1990 г., стр.151).
Опытный металл изготовлен в виде слитков вакуумно-дугового переплава. Размер слитков ⊘ 185×160 мм.
В качестве шихтовых материалов использовались титановая губка ТГ-90 м, лигатура АМНТУ, лигатура АМТ, лигатура АНК. Состав предлагаемого и известного сплавов и их механические свойства приведены в Таблицах 1 и 2. Значения механических свойств приведены по результатам испытаний трех образцов на точку.
|
Как видно из таблицы 2, результаты испытаний подтверждают, что предлагаемый состав сплава на основе титана превосходит известный по показателям механических характеристик. Ожидаемый экономический эффект выразится в снижении себестоимости изделий примерно в 20 раз.
Сплавнаосноветитана,содержащийалюминий,молибден,ниобий,отличающийсятем,чтоондополнительносодержитцирконий,кислородиуглеродприследующемсоотношениикомпонентов,мас.%:Алюминий4,7-6,3Ниобий0,4-0,8Молибден1,5-2,5Цирконий0,5-1,5Углерод0,06-0,12Кислород0,08-0,14ТитанОстальноеc0c1211none521приэтомсуммарноесодержаниекислородаиуглеродадолжнобытьменееилиравно0,22.