pdf,1400KB - Tehnološko-metalurški fakultet - Univerzitet u Beogradu

48 НАСТАВНО НАУЧНО ВЕЋЕ, 27.12.2012.Drugo poglavlje posvećeno je titanu i legurama titana kao ortopedskim implantnim metalnimmaterijalima i u okviru ovog poglavlja su predstavljne osnovne prednosti primene komercijalnočistog (CP) titana i legura titana za izradu medicinskih implanata u odnosu na druge biometalnematerijale. U okviru trećeg poglavlja teorijskog dela disertacije razmatra se uticaj mikrostrukturnihparametara legura titana na njihova mehanička svojstva, a poseban osvrt je dat na uticajmorfoloških karakteristika mikrostrukture na ponašanje legura α+β i β tipa pod dejstvomdinamičkog opterećenja. Peto poglavlje teorijskog dela disertacije razmatra habanje metalnihimplantnih materijala koji se nakon hirurške ugradnje u organizam pacijenta nađu u međusobnomkontanktu. Tribološke karakteristike biometalnih materijala izuzetno su bitne sa stanovištadugotrajnosti ortopedskih implanata, jer je popuštanje i oštećenje zglobnih implanata često zbogčega se 10-20 % ugrađenih implanata mora zameniti već 10 do 20 godina nakon operacije njihoveugradnje. Kako se broj mlađih i životno aktivnijih pacijenata sa dijagnozom zglobnogosteoartritisa stalno povećava, ograničen radni vek ugrađenih zglobnih implanata postaje sveznačajniji problem u ortopedskoj hirurgiji, pa je i poboljšanje otpornosti prema habanjuortopedskih zglobnih implanata jedan od prioriteta razvoja savremenih biokompatibilnih metalnihmaterijala. U šestom poglavlju razmatra se mogućnost razvoja novih legura titana za budućuupotrebu u medicini primenom klasičnih metalurških procesa, ali i primenom SPD postupaka kojiobezbeđuju dobijanje submikronskog odnosno nanočestičnog metalnog materijala poboljšanebiokompatibilnosti. S obzirom na to da se do sada široko primenjivane komercijalne implantnelegure odlikuju nekim neželjenim svojstvima, pre svega visokom vrednošću modula elastičnosti,cilj teorijskih razmatranja obuhvaćenih ovim poglavljem je bio da se definišu smernice daljegrazvoja ove grupe materijala kroz poboljšanje svojstava kako komercijalnih legura tako i leguranove generacije modifikacijom parametara klasičnih metalurških procesa prerade, ali i korišćenjemsavremenih tehnologija. Poslednje poglavlje posvećeno je teorijskim osnovama određivanjaparametara mehanike loma legura titana primenom MKE i modelovanju žilavosti loma. Opisana jeprimena MKE u modelovanju duktilnog loma metalnih materijala kroz pregled osnovnihformulacija MKE i primenu MKE u elasto-plastičnoj mehanici loma (EPML) i lokalnom pristupuduktilnom lomu. Takođe su razmatrani postojeći mikromehanički modeli za predviđanje otpornostiprema lomu implantnih legura titana.U Eksperimentalnom delu disertacije prikazane su eksperimentalne tehnike i metodekorišćene za izradu, preradu i karakterizaciju odabranih legura titana, kao i metode numeričkogmodelovanja njihovog ponašanja pri delovanju mehaničkog opterećenja. Na početku je opisanpostupak izbora komercijalene legure Ti-6Al-4V ELI (mas. %) i legure Ti-13Nb-13Zr (mas. %)nove generacije i njihovog dobijanja klasičnim i savremenim SPD postupkom uvijanja podvisokim pritiskom (engl. high-pressure torsion, HPT). Detaljno su opisane metode ispitivanjamikrostrukture, triboloških svojstava na makro i mikro nivou u uslovima sa i bez prisustva Ringerovograstvora koji simulira telesne tečnosti, korozione postojanosti u Ringer-ovom rastvoru nasobnoj i temperaturi ljudskog organizma (37 o C), mehaničkog ponašanja pod dejstvom statičkog,udarnog i promenljivog opterećenja, kao i mehanizama različitih vidova oštećenja i loma obelegure titana. Takođe je opisan postupak merenja polja deformacija pri jednoosnom zatezanju iodređivanju parametara mehanike loma, numerički proračun krive otpornosti i nastanka duktilnogloma primenom kompletnog Gurson-ovog modela (CGM). Na kraju su prikazani mikromehaničkimodeli Hahn-a i Rosenfield-a, Krafft-a i Broberg-a primenjeni za predviđanje žilavosti lomaispitivanih legura.U četvrtom delu disertacije prikazani su Rezultati izvedenih multidisciplinarnihispitivanja i numeričkih proračuna. Dobijeni rezultati su sistematizovani prema načinu izrade(konvencionalni i HPT postupak) i hemijskom sastavu legura u okviru dva podpoglavlja. Za svakuleguru je prvo dat prikaz mikrostrukture nastale tokom primene različitih režima termičke itermomehaničke obrade sa rezultatima ispitivanja tvrdoće u zavisnosti od morfologijemikrostrukture. Rezultati makro triboloških ispitivanja ukazuju na značajan uticaj