В НИТУ МИСИС улучшили свойства сплава для ортопедических имплантатов

Исследователи Университета науки и технологий МИСИС усовершенствовали метод обработки сплава системы кобальт-хром-молибден для имплантатов тазобедренных суставов, штифтов, пластин и других биомедицинских изделий. Подход обеспечивает повышение прочностных характеристик материала при сохранении пластичности на стабильном уровне.

Кобальтовые сплавы востребованы при производстве наиболее нагруженных ортопедических имплантатов благодаря высокой прочности, биосовместимости, износо- и коррозионной стойкости. Для повышения механических свойств и проработки литой структуры изготовители прибегают к горячей ковке, однако для соблюдения узкого температурного интервала деформации и обеспечения требуемого размерного сортамента заготовок, процесс сильно усложняется. Для упрощения производственных трудозатрат исследователи НИТУ МИСИС предложили дополнительно применять радиально-сдвиговую прокатку, чтобы получить прутки со свободным выбором размеров и улучшенными характеристиками.

«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, работающий в условиях циклических нагрузок при длительной эксплуатации», — сказал к.т.н. Юрий Гамин, доцент кафедры обработки металлов давлением НИТУ МИСИС.

На первом этапе работ научный коллектив исследовал возможность применения изотермической ковки для обработки исходного слитка, что позволило обеспечить предварительную деформацию в требуемом температурном интервале с измельчением структуры без образования охрупчивающей интерметаллидной фазы. На втором этапе использовалась радиально-сдвиговая прокатка кованых заготовок на опытно-промышленных станах научно-производственного центра «Обработка металлов давлением» НИТУ МИСИС, в результате которой в прутках сформировалась градиентная дуплексная структура. Подробные результаты опубликованы в научном журнале Metals and Materials International (Q1).

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 23–19–00477).