Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения

Рассматриваются основные фундаментальные и технологические аспекты формирования структуры и свойств субмикрокристаллических (СМК) и наноструктурированных (НС) металлических материалов воздействием интенсивной пластической деформации. Обсуждаются вопросы практического применения развитых на основе це...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Дата:	2011
Автори:	Колобов, Ю.Р., Иванов, М.Б., Голосов, Е.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2011
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/74486
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения / Ю.Р. Колобов, М.Б. Иванов, Е.В. Голосов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 2. — С. 489-498. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859898951784726528
author	Колобов, Ю.Р. Иванов, М.Б. Голосов, Е.В.
author_facet	Колобов, Ю.Р. Иванов, М.Б. Голосов, Е.В.
citation_txt	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения / Ю.Р. Колобов, М.Б. Иванов, Е.В. Голосов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 2. — С. 489-498. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
collection	DSpace DC
container_title	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
description	Рассматриваются основные фундаментальные и технологические аспекты формирования структуры и свойств субмикрокристаллических (СМК) и наноструктурированных (НС) металлических материалов воздействием интенсивной пластической деформации. Обсуждаются вопросы практического применения развитых на основе целенаправленного использования диффузионно-контролируемых процессов технологий получения субмикро- и наноструктурированных материалов медицинского и технического назначения с улучшенными служебными характеристиками. Анализируются преимущества использования метода микродугового оксидирования с применением электролитов с добавлением наногидроксиапатита (с размером кристаллов менее 100 нм) для формирования биопокрытий на поверхности медицинских имплантатов. Розглянуто основні фундаментальні і технологічні аспекти формування структури та властивостей субмікрокристалічних (СМК) і наноструктурованих (НС) металевих матеріялів впливом інтенсивної пластичної деформації. Обговорюються питання практичного застосування розвинутих на основі цілеспрямованого використання дифузійно-контрольованих процесів технологій одержання субмікро- та наноструктурованих матеріялів медичного й технічного призначення з покращеними службовими характеристиками. Аналізуються переваги використання методи мікродугового оксидування з застосуванням електролітів з додаванням наногідроксиапатиту (з розміром кристалів менше 100 нм) для формування біопокриттів на поверхні медичних імплантатів. The basic fundamental and technological aspects of structure formation and properties of submicrocrystalline (SMC) and nanostructured (NS) metallic materials by severe plastic deformation are considered. Issues of practical applications of technologies developed on the basis of purposeful use of diffusioncontrolled processes for fabrication of submicro- and nanostructured materials of medical and technical purposes with improved service characteristics are discussed. Advantages of application of the microarc oxidation using electrolytes with the addition of nanohydroxyapatite (with crystal sizes less than 100 nm) to form biocoatings on the surface of medical implants are analysed.
first_indexed	2025-12-07T15:55:48Z
format	Article
fulltext	489 PACS numbers: 62.20.Qp, 62.23.St,62.25.Mn,81.07.Bc,81.40.Ef,87.85.jj, 87.85.Va Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения Ю. Р. Колобов, М. Б. Иванов, Е. В. Голосов Научно-образовательный и инновационный центр «Наноструктурные материалы и нанотехнологии» Белгородского государственного университета, ул. Победы, 85, 308015 Белгород, Россия Рассматриваются основные фундаментальные и технологические аспекты формирования структуры и свойств субмикрокристаллических (СМК) и наноструктурированных (НС) металлических материалов воздействием интенсивной пластической деформации. Обсуждаются вопросы практи- ческого применения развитых на основе целенаправленного использова- ния диффузионно-контролируемых процессов технологий получения субмикро- и наноструктурированных материалов медицинского и техни- ческого назначения с улучшенными служебными характеристиками. Анализируются преимущества использования метода микродугового ок- сидирования с применением электролитов с добавлением наногидрокси- апатита (с размером кристаллов менее 100 нм) для формирования биопо- крытий на поверхности медицинских имплантатов. Розглянуто основні фундаментальні і технологічні аспекти формування структури та властивостей субмікрокристалічних (СМК) і нанострукту- рованих (НС) металевих матеріялів впливом інтенсивної пластичної де- формації. Обговорюються питання практичного застосування розвинутих на основі цілеспрямованого використання дифузійно-контрольованих процесів технологій одержання субмікро- та наноструктурованих матері- ялів медичного й технічного призначення з покращеними службовими характеристиками. Аналізуються переваги використання методи мікро- дугового оксидування з застосуванням електролітів з додаванням наногі- дроксиапатиту (з розміром кристалів менше 100 нм) для формування біо- покриттів на поверхні медичних імплантатів. The basic fundamental and technological aspects of structure formation and properties of submicrocrystalline (SMC) and nanostructured (NS) metallic ma- terials by severe plastic deformation are considered. Issues of practical appli- Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2011, т. 9, № 2, сс. 489—498 © 2011 ІМФ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України) Надруковано в Україні. Фотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 490 Ю. Р. КОЛОБОВ, М. Б. ИВАНОВ, Е. В. ГОЛОСОВ cations of technologies developed on the basis of purposeful use of diffusion- controlled processes for fabrication of submicro- and nanostructured materials of medical and technical purposes with improved service characteristics are discussed. Advantages of application of the microarc oxidation using electro- lytes with the addition of nanohydroxyapatite (with crystal sizes less than 100 nm) to form biocoatings on the surface of medical implants are analysed. Ключевые слова: наноструктурированное состояние, технически чистый титан, биоактивное покрытие, наногидроксиапатит. (Получено 18 ноября 2010 г.) Разработка новых конструкционных и функциональных материалов с улучшенными свойствами во многом определяется результатами фундаментальных исследований закономерностей формирования их структуры и природы физико-химических процессов, протекающих в материалах в реальных условиях эксплуатации. Особая роль во влиянии на физико-механические, химические, электрофизические и другие свойства материалов принадлежит внутренним поверхно- стям раздела (границам зерен (ГЗ), субзерен, фаз), а также свобод- ным поверхностям и связанным с ними наличием пор и трещин. По- этому увеличение протяженности границ при уменьшении размера кристаллитов и переход от обычных поликристаллических материа- лов к наноструктурированным ведет к принципиальному изменению в развитии процессов тепло- и электропереноса, пластической де- формации и разрушения, деградации структуры [1—5]. Выполненные в последние два десятилетия прошлого века фунда- ментальные исследования закономерностей формирования фрагмен- тированных структур с образованием большеугловых границ зерен в ходе большой пластической деформации при обычных или повы- шенных температурах во многом определили прогресс в разработке современных методов получения субмикрокристаллических (СМК) и наноструктурных (НС) металлов и сплавов воздействием пластиче- ской деформации [1—3]. В [1, 2] рассмотрены основные результаты исследований законо- мерностей формирования зеренно-субзеренных структур при воз- действии интенсивной/большой пластической деформацией с це- лью уменьшения размера элементов структуры до наномасштабно- го уровня и увеличения доли большеугловых границ зерен (ГЗ) в зеренно-субзеренном ансамбле, состоящем из дислокационных ма- лоугловых границ субзерен и большеугловых границ зерен. Установлено, что целенаправленное увеличение доли большеуг- ловых границ зерен в полигонизированной структуре за счет фор- мирования большеугловых границ путем последовательного увели- чения углов разориентировки на малоугловых границах субзерен при многократном чередовании прокатки (на небольшую степень ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ МАТЕРИАЛОВ 491 деформации) и последующего дорекристаллизационного отжига в чистых металлах (на примере Ni, Mo), не приводит к уменьшению размера элементов зеренно-субзеренной структуры ниже, чем 0,4— 0,5 мкм. Это согласуется с имеющимися в литературе теоретиче- скими оценками «насыщения» процесса «дробления» структурных элементов при достижении ими указанного интервала размеров [1]. На примере жаропрочных дисперсно-упрочненных сплавов систе- мы Ni—3 об % HfO2 (ThO2 или Y2D2) показано, что указанный размер может быть уменьшен за счет имеющей место в таких сплавах кор- реляции размеров субзерен с расстоянием между частицами, при- надлежащими интервалу размеров 400—500 Å (для спектра распре- деления частиц по размерам от 50 до 1500 Å, характерного для рас- сматриваемых сплавов). Такая корреляция возникает вследствие преимущественного (на начальных этапах описанной выше меха- нико-термической обработки) формирования малоугловых границ на частицах из указанного выше интервала размеров. Эффективными способами формирования зеренно-субзеренных структур с большой долей большеугловых границ и уменьшением размера элементов структуры являются: интенсивная пластиче- ская деформация методами кручения под высоким давлением, рав- ноканального углового прессования (РКУП) (в том числе с последу- ющей прокаткой [2]); винтовая экструзия, всестороннее прессова- ние в штамповой оснастке, винтовая экструзия в сочетании с обыч- ной сортовой прокаткой. При использовании РКУП нанострукту- рированное состояние, отвечающее значительной (до 80% от обще- го числа) доле наноразмерных (менее 100 нм) зерен, как правило, удается сформировать в чистых металлах, лишь при использовании РКУП с противодавлением. В меньшей степени на практике для формирования СМК и НС состояний применяются методы воздей- ствия взрывом, потоками заряженных частиц и другие. В последние годы обнаружено, что в процессе интенсивной пла- стической деформации, в том числе некоторыми из перечисленных выше методов, в металлах и сплавах наблюдается образование мик- ро- и нанопористости на границах зерен. Это приводит к суще- ственному уменьшению сопротивления усталости указанных мате- риалов в СМК и НС состояниях, хотя и не обнаруживается при ис- пытаниях на активное растяжение. Таким образом, созданные в последние десятилетия методы обра- ботки воздействием пластической деформацией в основном бази- руются на идее сохранения формы модельного образца при накоп- лении большой пластической деформации. Освоение для реальных практических применений результатов научно-исследовательских работ, посвященных проблеме достиже- ния предельного измельчения зерен в металлических материалах с использованием воздействия пластической деформацией, столкну- 492 Ю. Р. КОЛОБОВ, М. Б. ИВАНОВ, Е. В. ГОЛОСОВ лось с серьезными трудностями, связанными со стоимостью обработ- ки и производительностью, достигаемой в технологическом процес- се. Кроме этого, возникли трудности при дальнейшем переделе нано- структурированных полуфабрикатов до требуемой номенклатуры промышленного сортамента (листы, прутки и т.п.) при условии со- хранения наноструктуры, то есть без нагревов до высоких темпера- тур. В связи с этим авторы многих работ, посвященных созданию но- вых технологий, вернулись к поиску классических методов обработ- ки металлов давлением, которые можно было бы использовать для формирования наноструктуры. К таким методам относятся, напри- мер, «конформ» процесс, представляющий «наматывания» за счет сил трения прутка на барабан прокатного стана с последующей экс- трузией или РКУП [6]. При этом, однако, была потеряна универ- сальность и адаптивность РКУ-прессования, но появилась возмож- ность получения длинномерного прутка. К сожалению, сохранились другие трудности выполнения этой обработки: сложность в аппарат- ном исполнении, стоимость и износ оснастки. Особенно актуальна проблема экономичности и производитель- ности методов обработки воздействием пластической деформацией в тех случаях, когда необходимо получать образцы промышленного сортамента. Одним из примеров этого является получение СМК и НС нелегированного титана технической чистоты для использова- ния в медицине. Несмотря на многочисленные выполненные ранее работы по фор- мированию субмикро- и наноструктуры в сплаве ВТ1-0 различными методами, малозатратное и высокопроизводительное малотоннажное производство указанного сплава в СМК и НС состояниях в работах автора с сотрудниками удалось реализовать именно с применением традиционных методов обработки металлов давлением. Было исполь- зовано сочетание радиально-сдвиговой, винтовой и сортовой прока- ток, адаптированных ранее для прокатки труднодеформируемых сплавов на основе вольфрама и молибдена [7]. Эти методы являются широко распространенными и детально изученными [8]. Однако они не рассматривались ранее в материаловедческой литературе с точки зрения определения оптимальных траекторий и температурно- скоростных интервалов деформации, последовательности использо- вания этих методов к задаче целенаправленного создания и последу- ющего устранения неоднородности проработки сечений полуфабри- катов при получении субмикрокристаллического и наноструктурного состояний в пластинах или прутках относительно небольшого разме- ра, например для сплавов на основе титана. Использование станов для радиально-сдвиговой и винтовой про- каток актуально еще и потому, что продуктом деформационной об- работки является пруток с высокой точностью геометрических раз- меров. Такие станы унифицированы для выпуска прутка любого ФОРМИРО диаметр Примене нии трех ками (ри деформа Кроме т ного сост говыми мации л ла – к трехвалк процесс вать труд Это ус тового п тора с со винтовой субмикр ≅ 150 нм нической свойств ( Разме правило ≅ 35%). альных р Рис. 1. а катки ТР ОВАНИЕ НАН а из загот ение указа хвалковых ис. 1) [7, 8 ации за оди ого, при в тояния, бл деформац окализуют кольцевой ковой схем с большим днодеформ спешно исп роката, в т оавторами й и сортов рокристалл м (рис. 2) в й чистоты (табл. 1). еры элемен , в предела Обсуждаем режимов д – стан ви РИО-450; в НОСТРУКТУР товок доста анных мето х станов с 8], позволя ин проход винтовой п лизкая к вс иями. Наи тся в зоне зоне поп мы. Испол м коэффици мируемые м пользуется том числе т и удалось п ой прокато лическую с прутках м (сплав ВТ нтов струк ах от 0,05 мый метод еформации нтовой про – стан рад РИРОВАННЫ аточно ши одов прока грибовидн яющими р д (с коэффи прокатке р сесторонне иболее инт пересечени перечного ьзование т иентом вы материалы я в металлу титановых путем соче ок получит структуру малого диам Т1-0) с выс туры в так до 0,5 мкм д обработк и позволяе катки МИС диально-сдв ЫХ СОСТОЯН ирокого ди атки основ ными или ч реализоват ициентом еализуется ему сжатию тенсивные ия линий с сечения, такой схем ытяжки за п ы [7, 8]. ургическом х сплавов [ етания рад ть однород со средни метра (6—8 соким уров ком титан м (доля нан ки при исп ет получить СИС-10; б – виговой про НИЙ МАТЕРИ иапазона р вано на исп чашевидны ь большие вытяжки я схема на ю с больши е сдвиговы скольжени характер мы позволя проход и о м производ 1—3]. В раб диально-сд дную, глоб им размеро 8 мм) из тит внем механ е изменяю норазмерн пользовани ь более одн – стан сорт окатки РСП ИАЛОВ 493 размеров. пользова- ыми вал- е степени 1,2—5,0). апряжен- ими сдви- ые дефор- ия метал- рной для яет вести обрабаты- дстве сор- аботах ав- двиговой, булярную ом зерна тана тех- нических ются, как ных зерен ии специ- нородную товой про- П14-40. 494 наностру пределах при этом Преде ВТ1-0 в ально-сд близок к ВТ6. Наи нии на кр рисунке ворота пр ром 4,5 м Mo), и ра Согла прочност Рис. 2. а грамма р сочетание число зер ТАБЛИЦ Предел прочност Пластичн Производ Производ Ю. Р. К уктуру, в к х от 30 до 3 м доля зерен ел прочнос нанострук двиговой, в к соответст иболее инт ручение го 4 представ ри испытан мм, изгото ассматрива сно резуль ти не уступ а – типична распределен ем радиаль рен i-го инт ЦА 1. Механ ти, МПа ность, % дитель Perrym дитель ОАО КОЛОБОВ, М которой ра 300 нм, а ср н размером сти при ра ктурном со интовой и с твующему тересные р отовых имп влены зави ниях на кр вленных и аемого выш ьтатам исп пают соотв ая субмикр ния зерен п ьно-сдвигово тервала; N0 нические св Grade-4 700 28 man Co., СШ «Корпораци М. Б. ИВАНО азмеры стр редний раз м менее 100 астяжении остоянии, п сортовой п для высок результаты плантатов – исимости к ручение вин из сплава В ше наностру пытаний, в ветствующ рокристалли по размерам ой, винтово – общее ч войства тит ВТ1-0 460 27 ША. ия ВСМПО-А ОВ, Е. В. ГОЛ руктурных змер состав 0 нм состав и техничес полученном прокаток, к копрочного ы были пол – винтов д рутящего м нтов для ос Т16 (сплав уктурного т винты из Н щим из спла ическая стр м титана В ой и сортов число зерен) тановых спл Наностру состояни 95 1 ВИСМА», РФ ЛОСОВ элементов вляет 90 нм ляет 64%. ки чистог м сочетани как видно и о титановог учены при ля остеосин момента от стеосинтеза в системы T титана ВТ1 НС-сплава ава ВТ16. П б руктура и б ВТ1-0, обраб вой прокато ) [3, 4]. лавов. уктурное ие ВТ1-0 50 8 Ф. в лежат в м (рис. 3), го титана ием ради- из табл. 1, го сплава и испыта- нтеза. На т угла по- а диамет- Ti—Al—V— 1-0. ВТ1-0 по При этом б – гисто- аботанного ок. (Ni – ВТ 6 970 17 ФОРМИРО винты и чайно вы при круч Ресур Рис. 3. а рам зерен турно-ско сдвиговой ла; N0 – Рис. 4. За на кручен ВТ16 в кр ВТ1-0 в н ОВАНИЕ НАН из наностру ысокую пл чении). с пластичн а – микрост н титана ВТ оростных у й, винтовой общее числ ависимость ние винтов д рупнозерни нанострукту НОСТРУКТУР уктуриров ластичност ности НС-т а труктура и Т1-0, обрабо условиях де й и сортовой о зерен) [3, крутящего для остеоси стом состоя урном состоя РИРОВАННЫ ванного тит ть (максим титана явл б – гистог отанного в п еформирова й прокаток 4]. момента от интеза диам янии. Крива янии [3]. ЫХ СОСТОЯН тана демон мальный уг ляется важ грамма расп предельно д ания при со (Ni – числ т угла повор метром 4.5 м ая 2 – техн НИЙ МАТЕРИ нстрируют гол до разр жнейшим п б пределения допустимых очетании ра ло зерен i-го рота при исп мм. Кривая 1 ически чист ИАЛОВ 495 т чрезвы- рушения показате- по разме- х темпера- адиально- о интерва- пытаниях 1 – сплав тый титан 496 лем наде ной меди из обычн ственно на мало- сталличе ние уста результа 0 в каче мещения логии. Извест турой, п мацией внутренн ницы зер кационн дить к ко их испол внутренн нагрев и отжига в НС-тита ниже нач На ри нически Рис. 5. а ры отжиг цов при п анализа ( Ю. Р. К ежности ви ицинской о ного титан при монта - и многоц еский и на алости на у аты позвол естве замен я зарубежн тно, что по полученные при умере ними напр рен деформ ные субгран ороблению льзования них напря и выдержк возрастает на возмож чала проце исунке 5 по и чистый т а – зависимо га, рассчита продольном (кривая 2); б КОЛОБОВ, М интов из та операции п нового спл аже констр цикловую у анострукту уровне леги ляют рассм ны сплавов ного сплав олуфабрик е воздейств енных темп ряжениями мационног ницы. Нал ю изделий и в медицин жений в м а при опре с увеличе жно выполн ессов рекри оказано, ч титан ВТ1- ости величи анные по ве м резе (крив б – значени М. Б. ИВАНО акого мате по протези лава иногд рукции. Вы усталость урный спл ированного матривать н в ВТ6 и ВТ ва Grade-4, каты с субм вием интен пературах, и, источни го происхож личие таки и является не. Наибол металличес еделенной ением темп нение отжи исталлизац что в дефор -0 характе ины остаточ еличине гео вая 1) и по ие микротве ОВ, Е. В. ГОЛ риала, т.к ированию р да происхо ыполненны показали, лав ВТ1-0 о сплава ВТ нанострук Т16, а так , применяю микрокрист нсивной пл , характер ками кото ждения, ди их напряж серьезным лее просты ском полуф температу пературы, о игов только ции. рмированн еризуется в чных напря ометрическо о данным ре ердости [3, 4 ЛОСОВ . в условия разрушени одит уже н ые ранее ис что субми имеет соп Т6 [2]. Пол турный ти же для им ющегося в таллическо ластическо изуются в орых являю ислокации ений може м препятст ым способом фабрикате уре. Эффек однако для о при темп ном состоя высокими б жений от те ого изменен ентгеностру 4]. ях реаль- ие винтов непосред- спытания икрокри- противле- лученные итан ВТ1- мпортоза- стомато- ой струк- ой дефор- высокими ются гра- и и дисло- ет приво- твием для м снятия является ктивность я СМК- и пературах янии тех- остаточ- емперату- ния образ- уктурного ФОРМИРОВАНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ МАТЕРИАЛОВ 497 ными напряжениями первого рода, которые значительно умень- шаются в результате отжигов при температурах не выше 350°С. Та- кой отжиг не только не приводит к уменьшению механических свойств (на примере микротвердости), но и, по-видимому, за счет процессов старения (этот эффект ранее обсуждался в [3, 4]) проис- ходит некоторое упрочнение. В [3, 4] показано, что обсуждаемый эффект связан с выделениями частиц типа микрокарбидов с упоря- доченным расположением слоев Ti—C. К настоящему времени разработанные на основе описанных вы- ше методов малозатратные и высокопроизводительные технологи- ческие процессы получения фасонных профилей и круглых прут- ков из титана ВТ1-0 с нано- и субмикрокристаллической структу- рой использованы в технологии получения опытно-промышленных партий материалов для медицинских имплантатов в рамках реали- зации заданий Комплексного проекта Федеральной целевой про- граммы Минобрнауки по теме «Разработка опытно-промышленных технологий получения нового поколения медицинских импланта- тов на основе титановых сплавов». К настоящему времени указан- ные материалы успешно прошли клинические испытания и ис- пользуются для производства имплантатов для травматологии на предприятии ГУП «Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт медицинских инструментов» (г. Казань). В настоящее время, в т.ч. в рамках указанного выше Комплексного проекта, выполняются работы по развитию методов формирования кальций-фосфатных покрытий на субмикрокристаллическом и нано- структурном титане и его сплавах в нескольких научно-исследова- тельских организациях России [3]. С этой целью разработаны методы синтеза нанокристаллического гидроксиапатита и электролитов на его основе [9]. В настоящее время композиционные биопокрытия, разрабатываемые в Центре наноструктурных материалов и нанотех- нологий Белгородского госуниверситета, наносимые на нанострук- турный титан методом микродугового оксидирования, в растворах с содержанием наногидроксиапатита успешно прошли первичный скрининг (оценку острой цитотоксичности и матриксных свойств по- верхности) в ФГУ «Московский научно-исследовательский онколо- гический институт им. П. А. Герцена». Исследования лаборатории физиологии адаптационных процессов БелГУ in vivo показали, что биопокрытия при оперативном вмешательстве не вызывают реакций отторжения в живом организме. Об этом свидетельствует отсутствие активации иммунной системы, демонстрируемое данными по опре- делению концентрации С-реактивного белка и интерлейкина 1β в плазме крови животных после имплантации. Полученные результа- ты позволяют рекомендовать имплантаты на основе СМК- и НС- титана с микродуговыми кальций-фосфатными биоактивными по- крытиями для выполнения клинических испытаний. 498 Ю. Р. КОЛОБОВ, М. Б. ИВАНОВ, Е. В. ГОЛОСОВ На примере титана, не содержащего вредных для живого организ- ма легирующих элементов, показано, что повышенная диффузион- ная проницаемость по границам зерен позволяет реализовать техно- логические схемы формирования стабилизированных дисперсными частицами субмикрокристаллических и наноструктурных состоя- ний. Такие состояния обеспечивают высокие значения прочности, сопротивления усталостному разрушению при сохранении удовле- творительной пластичности. Это позволяет использовать разрабо- танный материал для изготовления медицинских имплантатов. Разработаны высокопроизводительные малозатратные способы формирования высокопрочного (при улучшенной пластичности) субмикрокристаллического и наноструктурного состояний в неле- гированном титане. Создан опытно-промышленный участок по производству полу- фабрикатов субмикрокристаллического и наноструктурного меди- цинского титана промышленного сортамента в объеме сегодняшней потребности соответствующих предприятий РФ. Малое предприя- тие «Металл-деформ», созданное при Белгородском государствен- ном университете, выпустило первые партии материала, из которо- го организацией ВНИПИМИ (г. Казань) изготовлены коммерческие партии медицинских имплантатов, поступившие в клиники РФ. ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Ю. Р. Колобов, Диффузионно-контролируемые процессы на границах зерен и пластичность металлических поликристаллов (Новосибирск: Наука. Сиб. предприятие РАН: 1998). 2. Ю. Р. Колобов, Р. З. Валиев, Г. П. Грабовецкая и др., Зернограничная диф- фузия и свойства наноструктурных материалов (Новосибирск: Наука: 2001). 3. Yu. R. Kolobov, Nanotechnologies of Russia, 4, Nos. 11—12: 758 (2009). 4. Ю. Р. Колобов, А. Г. Липницкий, М. Б. Иванов, Е. В. Голосов, Композиты и наноструктуры, № 2 (2): 5 (2009). 5. Ю. Р. Колобов, Е. Н. Каблов, Э. В. Козлов и др., Структура и свойства ин- терметаллидных материалов с нанофазным упрочнением (Москва: Изд-во «МИСиС»: 2008). 6. Я. Е. Бейгельзимер, В. Н. Варюхин, Д. В. Орлов, С. Г. Сынков, Винтовая экструзия – процесс накопления деформации (Донецк: Фирма ТЕАН: 2003). 7. С. П. Галкин, Е. А. Харитонов, В. К. Михайлов, Титан, № 1 (12): 39 (2003). 8. С. П. Галкин, Способ винтовой прокатки (Патент РФ № 2293619 RU C1. 20.02.2007). 9. О. А. Дружинина, М. Б. Иванов, В. В. Сирота, М. А. Лазебная, Г. В. Храмов, Я. В. Трусова, Н. С. Сергеева, И. К. Свиридова, Нано- и микросистемная техника, № 2: 48 (2009).
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-74486
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1816-5230
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T15:55:48Z
publishDate	2011
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
record_format	dspace
spelling	Колобов, Ю.Р. Иванов, М.Б. Голосов, Е.В. 2015-01-21T10:59:44Z 2015-01-21T10:59:44Z 2011 Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения / Ю.Р. Колобов, М.Б. Иванов, Е.В. Голосов // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2011. — Т. 9, № 2. — С. 489-498. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 62.20.Qp, 62.23.St, 62.25.Mn, 81.07.Bc, 81.40.Ef, 87.85.jj, 87.85.Va https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/74486 Рассматриваются основные фундаментальные и технологические аспекты формирования структуры и свойств субмикрокристаллических (СМК) и наноструктурированных (НС) металлических материалов воздействием интенсивной пластической деформации. Обсуждаются вопросы практического применения развитых на основе целенаправленного использования диффузионно-контролируемых процессов технологий получения субмикро- и наноструктурированных материалов медицинского и технического назначения с улучшенными служебными характеристиками. Анализируются преимущества использования метода микродугового оксидирования с применением электролитов с добавлением наногидроксиапатита (с размером кристаллов менее 100 нм) для формирования биопокрытий на поверхности медицинских имплантатов. Розглянуто основні фундаментальні і технологічні аспекти формування структури та властивостей субмікрокристалічних (СМК) і наноструктурованих (НС) металевих матеріялів впливом інтенсивної пластичної деформації. Обговорюються питання практичного застосування розвинутих на основі цілеспрямованого використання дифузійно-контрольованих процесів технологій одержання субмікро- та наноструктурованих матеріялів медичного й технічного призначення з покращеними службовими характеристиками. Аналізуються переваги використання методи мікродугового оксидування з застосуванням електролітів з додаванням наногідроксиапатиту (з розміром кристалів менше 100 нм) для формування біопокриттів на поверхні медичних імплантатів. The basic fundamental and technological aspects of structure formation and properties of submicrocrystalline (SMC) and nanostructured (NS) metallic materials by severe plastic deformation are considered. Issues of practical applications of technologies developed on the basis of purposeful use of diffusioncontrolled processes for fabrication of submicro- and nanostructured materials of medical and technical purposes with improved service characteristics are discussed. Advantages of application of the microarc oxidation using electrolytes with the addition of nanohydroxyapatite (with crystal sizes less than 100 nm) to form biocoatings on the surface of medical implants are analysed. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения Article published earlier
spellingShingle	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения Колобов, Ю.Р. Иванов, М.Б. Голосов, Е.В.
title	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения
title_full	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения
title_fullStr	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения
title_full_unstemmed	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения
title_short	Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения
title_sort	формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/74486
work_keys_str_mv	AT kolobovûr formirovanienanostrukturirovannyhsostoâniiisvâzannyhsnimiulučšennyhsvoistvmaterialovmedicinskogoitehničeskogonaznačeniâ AT ivanovmb formirovanienanostrukturirovannyhsostoâniiisvâzannyhsnimiulučšennyhsvoistvmaterialovmedicinskogoitehničeskogonaznačeniâ AT golosovev formirovanienanostrukturirovannyhsostoâniiisvâzannyhsnimiulučšennyhsvoistvmaterialovmedicinskogoitehničeskogonaznačeniâ

Формирование наноструктурированных состояний и связанных с ними улучшенных свойств материалов медицинского и технического назначения

Репозитарії

Схожі ресурси