Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей
The analysis of the main aspects of titanium alloys for endoprosthetics creation were overviewed from the point of most optimum complex of operational characteristics – biocompatibility and mechanical properties. Known biomedical alloys, which are still widely used, often contain toxic components –...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/21 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471903679315968 |
|---|---|
| author | Ворон, Михайло Шваб, Сергій Селін, Роман |
| author_facet | Ворон, Михайло Шваб, Сергій Селін, Роман |
| author_sort | Ворон, Михайло |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-01-07T12:04:15Z |
| description | The analysis of the main aspects of titanium alloys for endoprosthetics creation were overviewed from the point of most optimum complex of operational characteristics – biocompatibility and mechanical properties.
Known biomedical alloys, which are still widely used, often contain toxic components – Al, V, Fe, Cr and Co. Obviously, the maximum biocompatibility is achieved by alloying titanium with non-toxic elements, the list of which among base metals is very limited: Zr, Nb, Ta, Sn, Mo.
The combination of the task of ensuring maximum biocompatibility and high mechanical properties requires finding the optimal chemical compositions of alloys. It is important to follow the modern condition of ensuring the minimum modulus of elasticity of the alloy for endoprosthesis, which significantly increases the safety and durability of its exploitation. During the processing of literature sources it was determined that these requirements are best met by next alloys: Ti-13Nb-13Zr, Ti24Nb-12Zr and Ti-(24-26)Nb-(4-8)Zr-(7-8Sn). Their tensile strength is at the level of 800–1000 MPa, and modulus of elasticity – at the level of 45–65 GPa.
Approaches and methods of additional reduction of elasticity modulus with simultaneous increase of strength are considered. It is established that the most effective ways are based on intensive plastic deformation, grain refining after recrystallization and heat treatment, which includes hardening and short-term aging. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:49:55Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-21 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:55Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-212024-01-07T12:04:15Z Modern approaches in the development of biocompatible titanium alloys with a high level of performance properties Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей Ворон, Михайло Шваб, Сергій Селін, Роман biomedical titanium alloys endoprosthetics biocompatibility low modulus alloys Ti-Zr-Nb Ti-Zr-Nb-Sn біомедичні титанові сплави ендопротезування біосумісність сплави з низьким модулем пружності Ti-Zr-Nb Ti-Zr-Nb-Sn The analysis of the main aspects of titanium alloys for endoprosthetics creation were overviewed from the point of most optimum complex of operational characteristics – biocompatibility and mechanical properties. Known biomedical alloys, which are still widely used, often contain toxic components – Al, V, Fe, Cr and Co. Obviously, the maximum biocompatibility is achieved by alloying titanium with non-toxic elements, the list of which among base metals is very limited: Zr, Nb, Ta, Sn, Mo. The combination of the task of ensuring maximum biocompatibility and high mechanical properties requires finding the optimal chemical compositions of alloys. It is important to follow the modern condition of ensuring the minimum modulus of elasticity of the alloy for endoprosthesis, which significantly increases the safety and durability of its exploitation. During the processing of literature sources it was determined that these requirements are best met by next alloys: Ti-13Nb-13Zr, Ti24Nb-12Zr and Ti-(24-26)Nb-(4-8)Zr-(7-8Sn). Their tensile strength is at the level of 800–1000 MPa, and modulus of elasticity – at the level of 45–65 GPa. Approaches and methods of additional reduction of elasticity modulus with simultaneous increase of strength are considered. It is established that the most effective ways are based on intensive plastic deformation, grain refining after recrystallization and heat treatment, which includes hardening and short-term aging. Представлено аналіз головних аспектів створення титанових сплавів для ендопротезування, які б володіли найбільш оптимальним комплексом експлуатаційних характеристик – біосумісності та механічних властивостей. Відомі біомедичні сплави, які досі широко використовуються, мають у своєму складі токсичні компоненти – Al, V, Fe, Cr та Со. Очевидно, що максимальна біосумісність досягається завдяки легуванню титану нетоксичними елементами, перелік яких серед неблагородних металів дуже обмежений: Zr, Nb, Ta, Sn, Mo. Поєднання задачі забезпечення максимальної біосумісності та високих механічних властивостей вимагає знаходження оптимальних хімічних складів сплавів. При цьому важливо слідувати важливій сучасній умові забезпечення мінімального модуля пружності металу ендопротезу, що суттєво підвищує безпечність і довговічність його експлуатації. В ході аналізу літературних джерел було визначено, що даним вимогам найбільшою мірою відповідають сплави Ti-13Nb-13Zr, Ti-24Nb-12Zr та Ti-(24-26)Nb-(4-8)Zr-(7-8Sn). Їх межа міцності знаходиться на рівні 800–1000 МПа, а модуль пружності – на рівні 45–65 ГПа. Розглянуто підходи і методи додаткового зниження модуля пружності з одночасним підвищенням міцності. Встановлено, що найбільш ефективними є підходи, які базуються на інтенсивній пластичній деформації, зерноподрібненні після рекристалізації та термічній обробці, яка включає в себе гартування та короткотривале старіння. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-05-20 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/21 10.15407/steelcast2022.02.088 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 30 No. 2 (2022): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 30 № 2 (2022): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/21/21 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | біомедичні титанові сплави ендопротезування біосумісність сплави з низьким модулем пружності Ti-Zr-Nb Ti-Zr-Nb-Sn Ворон, Михайло Шваб, Сергій Селін, Роман Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей |
| title | Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей |
| title_alt | Modern approaches in the development of biocompatible titanium alloys with a high level of performance properties |
| title_full | Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей |
| title_fullStr | Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей |
| title_full_unstemmed | Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей |
| title_short | Сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей |
| title_sort | сучасні підходи в розробці біосумісних титанових сплавів з підвищеним рівнем експлуатаційних властивостей |
| topic | біомедичні титанові сплави ендопротезування біосумісність сплави з низьким модулем пружності Ti-Zr-Nb Ti-Zr-Nb-Sn |
| topic_facet | biomedical titanium alloys endoprosthetics biocompatibility low modulus alloys Ti-Zr-Nb Ti-Zr-Nb-Sn біомедичні титанові сплави ендопротезування біосумісність сплави з низьким модулем пружності Ti-Zr-Nb Ti-Zr-Nb-Sn |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/21 |
| work_keys_str_mv | AT voronmihajlo modernapproachesinthedevelopmentofbiocompatibletitaniumalloyswithahighlevelofperformanceproperties AT švabsergíj modernapproachesinthedevelopmentofbiocompatibletitaniumalloyswithahighlevelofperformanceproperties AT selínroman modernapproachesinthedevelopmentofbiocompatibletitaniumalloyswithahighlevelofperformanceproperties AT voronmihajlo sučasnípídhodivrozrobcíbíosumísnihtitanovihsplavívzpídviŝenimrívnemekspluatacíjnihvlastivostej AT švabsergíj sučasnípídhodivrozrobcíbíosumísnihtitanovihsplavívzpídviŝenimrívnemekspluatacíjnihvlastivostej AT selínroman sučasnípídhodivrozrobcíbíosumísnihtitanovihsplavívzpídviŝenimrívnemekspluatacíjnihvlastivostej |