Лазерная сварка сплава Ti–Ni с памятью формы медицинского применения

В. Д. Шелягин$^{1}$, А. В. Бернацкий$^{1}$, А. В. Сиора$^{1}$, С. Н. Кедровский$^{2,3}$, Ю. Н. Коваль$^{2,3}$, В. Н. Слипченко$^{2}$, В. С. Филатова$^{2}$, Г. С. Фирстов$^{2}$

$^{1}$Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, ул. Казимира Малевича, 11, 03150 Киев, Украина
$^{2}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{3}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина

Получена: 02.09.2020. Скачать: PDF

Данная работа посвящена исследованиям по лазерной сварке проката функционального сплава медицинского назначения системы Ti–Ni. На основании анализа литературных источников и результатов собственных исследований было изучено влияние параметров лазерной сварки на функциональные характеристики сплава с эффектом памяти формы Ti–Ni и определены перспективные направления дальнейших исследований. По результатам исследования микроструктуры сварных швов, концентрационной зависимости абсолютных величин возобновляемой деформации при измерении эффекта памяти формы и исследования фазовых переходов установлено, что процессы, происходящие в зоне сварки, влияют не только на прочность соединения, но и на параметры мартенситного превращения. Установлено, что в результате действия лазерного излучения и последующей перекристаллизации материала в зоне сварного шва возможность восстановления формы материалом в теле шва сохраняется, но характерные температуры прямого и обратного мартенситного превращений растут. Прямое мартенситное превращение в области сварных соединений наблюдается в интервале температур от 45°С до 20°С. Восстановление формы сварных соединений наблюдается при температурах в пределах 60–100°С. Результаты работы позволили определить области значений, в которых целесообразно проводить оптимизацию параметров режимов лазерной обработки.

Ключевые слова: сплавы с памятью формы, сплавы Ti–Ni, лазерная сварка, термоупругое мартенситное превращение, рекристаллизация.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i03/0383.html

PACS: 42.62.Be, 42.62.Cf, 62.20.fg, 81.20.Vj, 81.30.Kf


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. T. Morris, The Matter of the Heart: a History of the Heart in Eleven Operations (New York City: Thomas Dunne Books: 2018).
  2. B. Iung and A. Vahanian, Nature Reviews Cardiology, 8: 162 (2011). Crossref
  3. C. Fauvel, R. Capoulade, E. Durand, D. M. Béziau, J. J. Schott, T. Le Tourneau, and H. Eltchaninoff, Archives of Cardiovascular Diseases, 113, No. 3: 209 (2020). Crossref
  4. A. M. Williams, A. A. Brescia, T. M. Watt, M. A. Romano, and S. F. Bolling, Progress in Cardiovascular Diseases, 62, No. 6: 473 (2019). Crossref
  5. J. L. Cox, N. Ad, K. Myers, M. Gharib, and R. C. Quijano, J. Thoracic and Cardiovascular Surgery, 130, No. 2: 520 (2005). Crossref
  6. Sachie Inoue, Koichi Nakao, Michiya Hanyu, Kentaro Hayashida, Hidetoshi Shibahara, Makoto Kobayashi, Miyoshi Asaoka, Kazuhiko Nishikawa, Seth Clancy, Jun Koshiishi, and Hiroyuki Sakamaki, Value in Health Regional Issues, 21: 82 (2020). Crossref
  7. B. Iung, G. Baron, E. G. Butchart, F. Delahaye, C. Gohlke-Bärwolf, O. W. Levang, P. Tornos, J.-L. Vanoverschelde, F. Vermeer, E. Boersma, Ph. Ravaud, and A. Vahanian, European Heart J., 24, No. 13: 1231 (2003). Crossref
  8. Price List Health Care Services Provided to Patients of LLC ‘Clinic of New Technologies’, http://www.cnt-amosov.com.ua/price.ukr.php
  9. B. A. Carabello and W. J. Paulus, Lancet, 373, No. 9667: 956 (2009). Crossref
  10. J. K. Forrest, Yale J. Biology and Medicine, 85: 239 (2012).
  11. M. Thomas, G. Schymik, T. Walther, D. Himbert, T. Lefèvre, H. Treede, H. Eggebrecht, P. Rubino, I. Michev, R. Lange, W. N. Anderson, and O. Wendler, Circulation, 122, No. 1: 62 (2010). Crossref
  12. N. Piazza, E. Grube, U. Gerckens, A. Linke, O. Luha, A. Ramondo, G. Ussia, P. Wenaweser, S. Windecker, J. C. Laborde, P. de Jaegere, and P. W. Serruys, EuroIntervention, 4, No. 2: 242 (2008). Crossref
  13. L. Buellesfeld, P. Wenaweser, U. Gerckens, R. Mueller, B. Sauren, G. Latsios, B. Zickmann, G. Hellige, S. Windecker, and E. Grube, European Heart J., 31, No. 8: 984 (2010). Crossref
  14. C. V. Bourantas N. M. van Mieghem, V. Farooq, O. I. Soliman, S. Windecker, N. Piazza, and P. W. Serruys, Int. J. Cardiology, 168, No. 1: 11 (2013). Crossref
  15. E. A. Ovcharenko and I. I. Grekov, Bulletin of Surgery, 173, No. 5: 86 (2014) (in Russian).
  16. V. E. Gyunter, V. I. Itin, L. A. Monasevich, Yu. I. Paskal et al., Effekty Pamyati Formy i Ikh Primenenie v Meditsine [Shape Memory Effects of and their Use in Medicine] (Novosibirsk: Nauka: 1992) (in Russian).
  17. V. E. Gunter, V. N. Khodorenko, T. L. Chekalkin, and V. N. Olesova, Meditsinskie Materialy i Implantaty s Pamyatyu Formy [Medical Shape Memory Materials and Implants] (Tomsk: Publishing House of the International Information Centre: 2011), vol. 1 (in Russian).
  18. J. Shaw and S. Kyriakides, J. Mechanics and Physics of Solids, 43, No. 8: 1243 (1995). Crossref
  19. V. A. Lokhov, Yu. I. Nyashin, and A. G. Kuchumov, Russian J. Biomechanics, 11, No. 3: 9 (2007) (in Russian).
  20. C. Kleinstreuer, Z. Li, C. A. Basciano, S. Seelecke, and M. A. Farber, J. Biomechanics, 41, No. 11: 2370 (2008). Crossref
  21. W. Yan, C. H. Wang, X. P. Zhang, and Y. W. Mai, Smart Mater. Struct., 11: 947 (2002). Crossref
  22. I. Vesely, J. Heart Valve Disease, 19: 543 (2010).
  23. V. E. Gunther, Materialy s Pamyatyu Formy i Novye Tekhnologii v Meditsine [Shape Memory Materials and New Technologies in Medicine] (Tomsk: International Information Centre: 2007) (in Russian).
  24. R. Zhuk, M. Anyakin, P. Kondrashev, O. Stepura, A. Muckhoid, and V. Kovalenko, Proc. of 26th International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics ICALEO 2007 (October 29 – November 1, 2007, Orlando) (Melville: 2007), p. 551. Crossref
  25. V. D. Shelyagin, A. V. Bernatskyi, O. M. Berdnikova, V. M. Sydorets, O. V. Siora, and S. G. Gryhorenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 3: 363 (2020) (in Ukrainian). Crossref
  26. V. D. Poznyakov, L. I. Markashova, V. D. Shelyagin, S. L. Zhdanov, A. V. Bernats’kyi, O. M. Berdnikova, and V. M. Sydorets, Strength Mater., 51: 843 (2019). Crossref
  27. V. Shelyagin, V. Khaskin, A. Bernatskyi, A. Siora, V. Sydorets, and D. Chinakhov, Mater. Sci. Forum, 927: 64 (2018). Crossref
  28. A. V. Bernatskyi, O. M. Berdnikova, I. M. Klochkov, V. M. Sydorets, and D. A. Chinakhov, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 582: 012048 (2019). Crossref
  29. O. V. Siora and A. V. Bernatsky, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 33: 569 (2011) (in Russian).
  30. L. Markashova, O. Berdnikova, A. Bernatskyi, V. Sydorets, and O. Bushma. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 224: 012013 (2019). Crossref
  31. A. I. Lotkov, Yu. N. Koval, V. N. Grishkov, D. Yu. Zhapova, V. N. Timkin, and G. S. Firstov, Inorg. Mater. Appl. Res., 6: 498 (2015). Crossref
  32. G. S. Firstov, R. G. Vitchev, H. Kumar, B. Blanpain, and J. Van Humbeeck, Biomaterials, 23: 4863 (2002). Crossref
  33. Yu. M. Koval, R. Ya. Musienko, V. M. Slipchenko, T. G. Sych, S. M. Kedrovsky, and D. M. Kaleko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37, No. 10: 1339 (2015) (in Ukrainian). Crossref
  34. S. Kedrovsky, Yu. Koval, V. Slipchenko, E. Slipchenko, and A. Filatov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37, No. 2: 199 (2015) (in Russian). Crossref