В НИТУ МИСИС улучшили метод обработки сплава для ортопедических имплантатов

Метод обработки кобальтового сплава, используемого для имплантатов тазобедренных суставов, штифтов, пластин и других биомедицинских изделий, позволяющий улучшить их характеристики, предложили специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ МИСИС), 17 января сообщает пресс-служба вуза.

Сплавы системы кобальт-хром-молибден востребованы при производстве наиболее нагруженных ортопедических имплантатов из-за их высокой прочности, биосовместимости, износо- и коррозионной стойкости.

Для повышения механических свойств и проработки литой структуры изготовители имплантатов прибегают к горячей ковке, однако соблюдение требований узкого температурного интервала деформации и обеспечение заданного размерного сортамента заготовок сильно усложняет технологию.

Для сокращения трудозатрат при производстве таких имплантатов исследователи НИТУ МИСИС предложили дополнительно к ковке применять радиально-сдвиговую прокатку, позволяющую получать прутки со свободным выбором размеров и имеющие улучшенные характеристики.

Доцент кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС к. т. н. Юрий Гамин пояснил:

«Предложенный способ сочетает предварительную изотермическую ковку и последующую радиально-сдвиговую прокатку, чем обеспечивает значительное улучшение микроструктуры. Повышение прочностных характеристик без потери пластичности достигается эффективной деформационной обработкой и формированием в сплаве градиентной двухфазной структуры. Подобное сочетание свойств особенно важно для изделий, работающих в условиях циклических нагрузок при длительной эксплуатации».

Сначала разработчики провели исследование применения изотермической ковки для обработки исходного слитка, которое позволило им добиться предварительной его деформации в требуемом температурном интервале с измельчением структуры без образования охрупчивающей интерметаллидной фазы.

Далее они применили радиально-сдвиговую прокатку полученных кованых заготовок, выполненную на опытно-промышленных станах научно-производственного центра «Обработка металлов давлением» НИТУ МИСИС. В результате они добились формирования в прутках желаемой градиентной дуплексной структуры.

Подробные результаты исследования предложенного метода разработчики представили в статье «Формирование микроструктуры и механических свойств сплава CoCrMo методом горячей ковки и последующей радиально-сдвиговой прокатки» (Formation of Microstructure and Mechanical Properties of CoCrMo Alloy by Hot Forging and Subsequent Radial Shear Rolling), опубликованной в журнале Metals and Materials International (Q1).