Лазерне зварювання стопу Ti–Ni з пам’яттю форми медичного призначення

В. Д. Шелягін$^{1}$, А. В. Бернацький$^{1}$, О. В. Сіора$^{1}$, С. М. Кедровський$^{2,3}$, Ю. М. Коваль$^{2,3}$, В. М. Сліпченко$^{2}$, В. С. Філатова$^{2}$, Г. С. Фірстов$^{2}$

$^{1}$Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, вул. Казимира Малевича, 11, 03150 Київ, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{3}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна

Отримано: 02.09.2020. Завантажити: PDF

Дана робота присвячена дослідженням лазерного зварювання прокату функціонального стопу медичного призначення системи Ti–Ni. На основі аналізу літературних джерел та результатів власних досліджень впливу параметрів лазерного зварювання на функціональні характеристики стопу Ti–Ni з ефектом пам’яті форми встановлено перспективні напрями подальших досліджень. За результатами дослідження мікроструктури зварних швів, концентраційної залежності абсолютних величин відновлюваної деформації при вимірюванні ефекту пам’яті форми та дослідження фазових переходів встановлено, що процеси, які мають місце в зоні зварювання, впливають не тільки на міцність з’єднання, а й на параметри мартенситного перетворення. Встановлено, що в результаті дії лазерного випромінювання та подальшої перекристалізації матеріалу в зоні зварного шва можливість відновлення форми матеріалом в тілі шва зберігається, але характерні температури прямого і зворотного мартенситного перетворень зростають. Пряме мартенситне перетворення в області зварних з’єднань спостерігається в інтервалі температур від 45°С до 20°С. Відновлення форми зварних з’єднань спостерігається за температур в межах 60–100°С. Результати роботи дозволили визначити області значень, в яких доцільно проводити оптимізацію параметрів режимів лазерної обробки.

Ключові слова: стопи з пам’яттю форми, стопи Ti–Ni, лазерне зварювання, термопружне мартенситне перетворення, рекристалізація.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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