RU2732716C1 - Method of producing porous material based on titanium nickelide - Google Patents

Method of producing porous material based on titanium nickelide Download PDF

Info

Publication number
RU2732716C1
RU2732716C1 RU2020117925A RU2020117925A RU2732716C1 RU 2732716 C1 RU2732716 C1 RU 2732716C1 RU 2020117925 A RU2020117925 A RU 2020117925A RU 2020117925 A RU2020117925 A RU 2020117925A RU 2732716 C1 RU2732716 C1 RU 2732716C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
powder
sintering
stage
temperature
Prior art date
Application number
RU2020117925A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Геннадьевич Аникеев
Надежда Викторовна Артюхова
Мария Ивановна Кафтаранова
Валентина Николаевна Ходоренко
Александр Николаевич Моногенов
Валентина Владимировна Сенатрева
Михаил Николаевич Волочаев
Олег Викторович Кокорев
Александр Сергеевич Гарин
Ойбек Рустамович Мамазакиров
Виктор Эдуардович Гюнтер
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет» filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»
Priority to RU2020117925A priority Critical patent/RU2732716C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732716C1 publication Critical patent/RU2732716C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/23Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces involving a self-propagating high-temperature synthesis or reaction sintering step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433Nickel- or cobalt-based alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045Alloys based on refractory metals
    • C22C1/0458Alloys based on titanium, zirconium or hafnium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08Alloys with open or closed pores
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03Alloys based on nickel or cobalt based on nickel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, specifically to the technology of producing porous metal materials, and can be used in medical implantology. Method of producing porous material based on titanium nickelide involves two-step sintering of a mixture containing titanium nickelide powder with intermediate exposure between stages. Initial titanium nickelide powder is sifted into fractions and a fraction with particle size of 100 to 150 mcm is selected for sintering, into the mixture is added from 5 to 7.5 % of titanium powder with particle size from 100 to 150 mcm, wherein in the process of two-stage sintering, the first step is carried out at temperature of 1200 ± 5 °C with holding for 15 ± 5 minutes, and second stage at temperature of 1240 ± 5 °C with holding for 15 ± 5 minutes.EFFECT: higher porosity of produced material and higher deformation resistance.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, конкретно к технологии получения пористых металлических материалов, и может использоваться в медицинской имплантологии.The invention relates to metallurgy, specifically to a technology for producing porous metallic materials, and can be used in medical implantology.

Пористые сплавы на основе никелида титана (TiNi) обладают комплексом уникальных конструкционных и функциональных свойств. Совокупность развитой трехмерной пористой структуры с поверхностным оксидным слоем c возможностью реализации термоупругих мартенситных превращений в соединении TiNi делает сплав на основе никелида титана предпочтительным для создания имплантатов [1]. В настоящее время разработаны имплантируемые устройства на основе никелида титана для использования в различных областях хирургии, травматологии, онкологии. Одним из направлений оптимизации свойств пористого материала является достижение структурного соответствия сплава TiNi костным тканям организма человека.Porous alloys based on titanium nickelide (TiNi) have a set of unique structural and functional properties. The combination of a developed three-dimensional porous structure with a surface oxide layer with the possibility of implementing thermoelastic martensitic transformations in the TiNi compound makes an alloy based on titanium nickelide preferable for creating implants [1]. Currently, implantable devices based on titanium nickelide have been developed for use in various fields of surgery, traumatology, and oncology. One of the directions for optimizing the properties of a porous material is to achieve structural conformity of the TiNi alloy to the bone tissues of the human body.

Биосовместимые пористые материалы на основе никелида титана получают методами самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и спекания. Отмечается, что метод спекания порошков интерметаллида TiNi позволяет получать пористые материалы с более однородным фазово-химическим составом, чем в случае метода СВС [2, 3]. Biocompatible porous materials based on titanium nickelide are obtained by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) and sintering. It is noted that the method of sintering TiNi intermetallic powders makes it possible to obtain porous materials with a more uniform phase-chemical composition than in the case of the SHS method [2, 3].

Кроме того, в пористых материалах, полученных методом спекания наиболее высокое содержание фазы TiNi – до 90%, что позволяет в полной мере проявляться эффектам сверхэластичности и памяти формы, отвечающим за деформационную долговечность имплантата.In addition, in porous materials obtained by sintering, the highest content of the TiNi phase is up to 90%, which makes it possible to fully manifest the effects of superelasticity and shape memory, which are responsible for the deformation life of the implant.

Возможность создания путем спекания пористых материалов с необходимыми геометрическими размерами позволяет минимизировать производственные отходы при изготовлении имплантатов. The possibility of creating by sintering porous materials with the required geometric dimensions allows you to minimize production waste in the manufacture of implants.

Однако наряду с этими преимуществами существует проблема получения материала с коэффициентом пористости, приближающемся к пористости естественной кости, достигающей 65–70%. Типичные значения коэффициента пористости у никелида титана, получаемого диффузионным спеканием, находятся на уровне 55–60%. Для повышения пористости предложен ряд способов. Например, известен способ повышения пористости путем введения вспенивающих добавок [4]. Однако при этом получается материал с неоднородным фазово-химическим составом и нерегулярной структурой, что выражается в формировании трещин между слоями пористого материала.However, along with these advantages, there is the problem of obtaining a material with a porosity coefficient approaching the porosity of natural bone, reaching 65–70%. Typical values of the porosity coefficient for titanium nickelide obtained by diffusion sintering are at the level of 55–60%. A number of methods have been proposed to increase porosity. For example, there is a known method of increasing porosity by introducing foaming additives [4]. However, this results in a material with an inhomogeneous phase-chemical composition and an irregular structure, which is expressed in the formation of cracks between layers of porous material.

Известен также способ получения материала с показателем пористости, повышенным до 60–65% за счет выбора температурно-временного режима при температуре 1220–1240 C и времени выдержки 15 мин [5]. Однако такой материал характеризуется неполным спеканием и некачественными межчастичными контактами, что ограничивает его механическую устойчивость.There is also known a method of obtaining a material with a porosity index increased to 60-65% by choosing a temperature-time regime at a temperature of 1220-1240 C and a holding time of 15 minutes [5]. However, such a material is characterized by incomplete sintering and poor quality interparticle contacts, which limits its mechanical stability.

Таким образом, известные способы получения пористого никелида титана из порошка TiNi позволяют при удовлетворительных механических характеристиках достигать значений пористости не более 55–60 %, что уступает таковому значению для губчатой костной ткани 60–75%. Thus, the known methods of obtaining porous titanium nickelide from TiNi powder allow, with satisfactory mechanical characteristics, to achieve porosity values of no more than 55–60%, which is inferior to that for cancellous bone tissue 60–75%.

Наиболее близким по технической сущности можно считать способ получения пористого материала на основе никелида титана по патенту РФ 2651846 [6], принятый за прототип. Он включает двухэтапное спекание порошка никелида титана с промежуточной выдержкой между этапами. Первый этап включает нагрев до температуры (1200±5)ºС в течение 5–6 минут, выдержка включает естественное охлаждение до нормальной температуры, второй этап включает нагрев до температуры (1250±5) ºС и выдержку в течение 40±5 минут с последующим естественным охлаждением. Двухэтапное спекание с промежуточной выдержкой обеспечивает: The closest in technical essence can be considered a method for producing a porous material based on titanium nickelide according to RF patent 2651846 [6], taken as a prototype. It includes two-stage sintering of titanium nickelide powder with intermediate holding between stages. The first stage includes heating to a temperature of (1200 ± 5) ºС for 5-6 minutes, holding includes natural cooling to normal temperature, the second stage includes heating to a temperature of (1250 ± 5) ºС and holding for 40 ± 5 minutes, followed by natural cooling. Two-stage sintering with intermediate holding provides:

– на первом этапе – первичную фиксацию структурных элементов шихты (зерен), - at the first stage - the primary fixation of the structural elements of the charge (grains),

– в процессе выдержки – стабилизацию структуры в заданной форме и размерах,- in the process of aging - stabilization of the structure in a given shape and size,

– на втором этапе – формирование устойчивых перемычек между зернами, а также структурирование поверхности зерен. Пористый сплав, получаемый по известному способу, обладает высоким коэффициентом пористости – до 55%, делающим его приемлемым для применения в качестве инкубаторов клеточных культур.- at the second stage - the formation of stable bridges between the grains, as well as the structuring of the grain surface. The porous alloy obtained by the known method has a high coefficient of porosity - up to 55%, making it suitable for use as incubators for cell cultures.

Вместе с тем, известный способ обладает вышеуказанными недостатками, то есть все еще низким по сравнению с естественной костью коэффициентом пористости, а также низкой устойчивостью к деформациям вследствие недостаточно однородной структуры и наличия толстых перемычек, на которых концентрируются деформационные напряжения. At the same time, the known method has the aforementioned disadvantages, that is, the coefficient of porosity is still low in comparison with natural bone, as well as low resistance to deformation due to the insufficiently uniform structure and the presence of thick bridges on which deformation stresses are concentrated.

Технический результат предлагаемого способа состоит в повышении пористости получаемого материала и повышении деформационной устойчивости. The technical result of the proposed method consists in increasing the porosity of the resulting material and increasing deformation stability.

Технический результат достигается тем, что при осуществлении способа получения пористого материала на основе никелида титана, включающего двухэтапное спекание шихты, состоящей из никелид-титанового порошка, с промежуточной выдержкой между этапами, отличие состоит в том, что исходный порошок разделяют просеиванием на фракции, выбирая для спекания фракцию с размерами частиц от 100 до 150 мкм, в состав шихты добавляют от 5 до 7,5% порошка титана с размерами частиц от 100 до 150 мкм, причем в процессе двухэтапного спекания первый этап проводят при температуре 1200±5ºС с выдержкой в течение 15±5 мин, а второй этап – при температуре 1240±5ºС с выдержкой в течение 15±5 минут.The technical result is achieved by the fact that when implementing the method for producing a porous material based on titanium nickelide, including two-stage sintering of a charge consisting of titanium-nickelide powder, with intermediate holding between the stages, the difference is that the original powder is separated by sieving into fractions, choosing for sintering a fraction with a particle size of 100 to 150 microns, 5 to 7.5% of titanium powder with a particle size of 100 to 150 microns is added to the charge composition, and in the process of two-stage sintering, the first stage is carried out at a temperature of 1200 ± 5 ° C with holding for 15 ± 5 minutes, and the second stage - at a temperature of 1240 ± 5 ºС with exposure for 15 ± 5 minutes.

Реализация технического результата определяется следующим.The implementation of the technical result is determined as follows.

1. Добавление в шихту порошка титана обеспечивает смещение стехиометрии получаемого материала в область такого соотношения концентраций титана и никеля, которое соответствует температурному диапазону мартенситного превращения в области температур, свойственных человеческому телу. При этих условиях имплантат из пористого материала обладает наибольшей механической устойчивостью.1. Adding titanium powder to the charge provides a shift in the stoichiometry of the resulting material in the region of such a ratio of titanium and nickel concentrations, which corresponds to the temperature range of martensitic transformation in the temperature range typical of the human body. Under these conditions, an implant made of a porous material has the greatest mechanical stability.

2. Выбор диапазона размеров частиц титана обусловлен оптимизацией их удельной поверхности, определяющей реагентные свойства. Диапазон ограничен снизу в связи с тем, что мелкие частицы обладают чрезмерно большой удельной поверхностью, способствующей интенсивному образованию пассивной оксикарбонитридной пленки, препятствующей диффузии титана в расплав. Диапазон ограничен сверху в связи с тем, то крупные частицы не полностью диффундируют в состав матрицы TiNi, оставаясь чужеродными включениями, нарушающими механическую однородность.2. The choice of the titanium particle size range is due to the optimization of their specific surface area, which determines the reagent properties. The range is limited from below due to the fact that fine particles have an excessively large specific surface area, which promotes the intensive formation of a passive oxycarbonitride film, which prevents the diffusion of titanium into the melt. The range is limited from above due to the fact that large particles do not completely diffuse into the TiNi matrix, remaining foreign inclusions that violate mechanical homogeneity.

3. Разделение частиц никелид-титанового порошка по размерам обеспечивает разделение их по характерной структуре и морфологии. Это позволяет получать более однородный полуфабрикат и проводить спекание в температурно-временном режиме, обеспечивающем формирование близких по размеру контактных областей между частицами.3. Separation of nickel-titanium powder particles by size ensures their separation according to their characteristic structure and morphology. This makes it possible to obtain a more homogeneous semifinished product and to carry out sintering in a temperature-time regime, which ensures the formation of contact areas close in size between the particles.

4. Выделение частиц порошка никелида титана среднеразмерной фракции (100–150) мкм обусловлено выявленными в результате исследования особенностями строения частиц порошка разных размеров:4. Isolation of particles of titanium nickelide powder with an average size fraction (100–150) µm is due to the structural features of powder particles of different sizes revealed as a result of the study:

– Частицы крупнее 150 мкм в основном имеют явно выраженную компактную структуру. Эти частицы имеют вид продуктов дробления сплавленных монолитов или сплющенных, сильно уплотненных губчатых частиц порошка. После спекания пористость получаемого материала не превышает 55%, а его крупнозернистая структура способствует большому разбросу размеров перемычек и как следствие снижает механическую устойчивость материала. - Particles larger than 150 µm generally have a pronounced compact structure. These particles are in the form of products of crushing of fused monoliths or flattened, highly compacted spongy powder particles. After sintering, the porosity of the resulting material does not exceed 55%, and its coarse-grained structure contributes to a wide variation in the size of the bridges and, as a consequence, reduces the mechanical stability of the material.

– Частицы с размерами от 50 до 100 и от 100 до 150 мкм отличаются от более крупных частиц сохраненной губчатой структурой. Это свидетельствует о том, что они формировались в процессе синтеза в более щадящих условиях, не подвергаясь экстремальным воздействиям. Их начальная пористость составляет 71% для фракции с размерами (50–100) мкм и 75% для фракции с размерами от 100 до 150 мкм. Этот факт показывает перспективность отбора среднеразмерной фракции (100–150) мкм для получения материала с наиболее высокой пористостью. - Particles with sizes from 50 to 100 and from 100 to 150 microns differ from larger particles by the preserved spongy structure. This indicates that they were formed in the process of synthesis in more benign conditions, without being exposed to extreme influences. Their initial porosity is 71% for the fraction with sizes (50–100) µm and 75% for the fraction with sizes from 100 to 150 µm. This fact shows that it is promising to select a medium-sized fraction (100–150) µm for obtaining a material with the highest porosity.

– Исключение из состава шихты мелкой фракции с размерами частиц от 50 до 100 мкм обусловлено также экспериментально выявленными особенностями ее смешивания с титановым порошком, а именно, объемной неоднородностью смеси, которая не устраняется при увеличении времени перемешивания шихты. Кроме того, при спекании в смеси с мелкой фракцией частицы титана не полностью ассимилируются матрицей. - The exclusion from the composition of the charge of a fine fraction with particle sizes from 50 to 100 μm is also due to the experimentally revealed features of its mixing with titanium powder, namely, the volumetric heterogeneity of the mixture, which is not eliminated with an increase in the mixing time of the charge. In addition, when sintering in a mixture with a fine fraction, titanium particles are not completely assimilated by the matrix.

5. Температурно-временные особенности двухэтапного спекания при получении пористого материала отработаны экспериментально применительно к новым стехиометрическим и морфологическим характеристикам шихты. Они получены в ходе оптимизации получаемых характеристик пористости и механической устойчивости получаемого материала. Интервалы задания температур ±5°С определяются точностью срабатывания терморегуляторов печи и градиентами температур в ее объеме. Точность установки выдержки ±5 мин определяется температурной инертностью нагревательных элементов печи.5. The temperature-time features of two-stage sintering in the production of a porous material have been worked out experimentally in relation to new stoichiometric and morphological characteristics of the charge. They were obtained in the course of optimization of the obtained characteristics of porosity and mechanical stability of the obtained material. Temperature setting intervals ± 5 ° C are determined by the accuracy of the furnace thermostats and temperature gradients in its volume. The holding accuracy of ± 5 min is determined by the temperature inertness of the furnace heating elements.

Способ получения пористого материала на основе никелида титана включает двухэтапное спекание шихты, состоящей из никелид-титанового порошка, с промежуточной выдержкой между этапами. При осуществлении заявляемого способа исходный порошок никелида титана разделяют просеиванием на фракции, выбирая для спекания фракцию с размерами частиц от 100 до 150 мкм, в состав шихты добавляют от 5 до 7,5% порошка титана с размерами частиц от 100 до 150 мкм, а в процессе двухэтапного спекания первый этап проводят при температуре 1200±5ºС с выдержкой в течение 15 мин, а второй этап – при температуре 1240±5ºС с выдержкой в течение 15 минут.A method for producing a porous material based on titanium nickelide includes a two-stage sintering of a charge consisting of nickel-titanium powder with intermediate holding between stages. When implementing the proposed method, the initial titanium nickelide powder is separated by sieving into fractions, choosing for sintering a fraction with a particle size of 100 to 150 microns, 5 to 7.5% of titanium powder with a particle size of 100 to 150 microns is added to the charge composition, and In the process of two-stage sintering, the first stage is carried out at a temperature of 1200 ± 5 ° C with holding for 15 minutes, and the second stage - at a temperature of 1240 ± 5 ° C with holding for 15 minutes.

Изобретение иллюстрируется фигурами 1–5.The invention is illustrated in figures 1-5.

На фиг. 1 иллюстрируется влияние добавки титана на деформационную кривую материала на основе никелида титана. FIG. 1 illustrates the effect of adding titanium on the deformation curve of a titanium nickelide-based material.

На фиг. 2 приведены микрофотографии крупной и мелкой фракций никелид-титанового порошка марки ПН55Т45С.FIG. 2 shows micrographs of coarse and fine fractions of nickel-titanium powder of PN55T45S grade.

На фиг. 3 приведены фотографии образцов пористого материала на основе никелида титана, полученных при смешивании шихты на основе мелкой фракции никелид-титанового порошка и на основе промежуточной фракции. FIG. 3 shows photographs of samples of a porous material based on titanium nickelide obtained by mixing a charge based on a fine fraction of nickelide-titanium powder and on the basis of an intermediate fraction.

На фиг. 4 приведены микрофотографии шлифов поперечного сечения образцов, которые спекались при различных температурах а) 1230 ºС, б) 1240 ºС, в) 1250 ºС.FIG. 4 shows micrographs of thin sections of the cross-section of samples that were sintered at different temperatures a) 1230 ºС, b) 1240 ºС, c) 1250 ºС.

На фиг. 5 приведены фотографии образцов пористого материала на основе никелида титана, полученных при оптимальном и неоптимальном выборе температурно-временного режима. FIG. 5 shows photographs of samples of a porous material based on titanium nickelide obtained with an optimal and non-optimal choice of the temperature-time regime.

Новизна и изобретательский уровень предлагаемого способа определяются оригинальными экспериментальными исследованиями морфологии и структуры компонентов шихты, особенностей их взаимодействия в процессе спекания, а также подбором оптимальных составов и режимов получения пористого материала. The novelty and inventive level of the proposed method are determined by original experimental studies of the morphology and structure of the charge components, the peculiarities of their interaction in the sintering process, as well as the selection of optimal compositions and modes of obtaining a porous material.

Введение в состав шихты титанового порошка обусловлено химическим составом исходного сырья, представленного порошком никелида титана, получаемым по методу гидридно-кальциевого восстановления. Экспериментально установлено, что данный порошок, преимущественно состоящий из соединения TiNi, обогащен никелем вследствие перехода некоторого количества титана в соединение Ti2Ni. Избыток никеля смещает температурный диапазон проявления эффектов сверхэластичности и памяти формы в область низких температур, не соответствующую условиям функционирования пористых имплантатов в человеческом организме. Корректировать пропорцию титана и никеля в процессе гидридно-кальциевого восстановления не удается, поскольку она задается термодинамическим равновесием между различными фракциями в ходе химической реакции. Поэтому приходится корректировать пропорцию внесением добавки порошка титана в шихту, используемую в процессе диффузионного спекания. The introduction of titanium powder into the charge is due to the chemical composition of the feedstock, represented by titanium nickelide powder, obtained by the method of calcium hydride reduction. It was found experimentally that this powder, predominantly consisting of a TiNi compound, is enriched in nickel due to the transfer of a certain amount of titanium to a Ti 2 Ni compound. An excess of nickel shifts the temperature range of manifestation of the effects of superelasticity and shape memory to the region of low temperatures, which does not correspond to the conditions for the functioning of porous implants in the human body. It is not possible to correct the proportion of titanium and nickel in the process of calcium hydride reduction, since it is set by thermodynamic equilibrium between different fractions in the course of a chemical reaction. Therefore, it is necessary to correct the proportion by adding titanium powder to the charge used in the diffusion sintering process.

В ходе экспериментов установлено, что такая коррекция достигается при внесении в готовый порошок никелида титана титанового порошка в пропорции 5–7,5%. Исходный диапазон температур мартенситных превращений порядка -100…-20°С смещается в область +10…+60°С. Пористый материал при этом в полной мере проявляет сверхэластичные свойства при температурах, свойственных человеческому телу, соответственно, вживленный имплантат из такого материала обладает наибольшей механической устойчивостью. На фиг. 1 приведены кривые деформации спеченного исходного порошка TiNi без добавления титанового порошка (кривая 1) и с добавлением титанового порошка (кривая 2). Видно, что предел деформации при добавлении титана увеличивается с 6% до 9%. Без добавки титана вид кривой 1 соответствует деформации, для которой при многократных циклах характерно накопление дислокаций и относительно быстрое разрушение. С добавкой титана вид кривой 2 определяется термоупругой деформацией за счет обратимых мартенситных превращений, для которой количество циклов до разрушения достигает 106 и более. Это существенно повышает деформационную устойчивость костнозамещающих имплантатов из получаемого пористого материала. Вид кривой 2 сохраняется при изменении концентрации титанового порошка в указанных выше пределах 5–7,5%.In the course of experiments, it was found that such a correction is achieved when titanium powder is added to the finished titanium nickelide powder in a proportion of 5–7.5%. The initial temperature range of martensitic transformations of the order of -100 ... -20 ° С is shifted to the region of + 10 ... + 60 ° С. At the same time, the porous material fully exhibits superelastic properties at temperatures typical of the human body, respectively, an implanted implant made of such a material has the greatest mechanical stability. FIG. Figure 1 shows the deformation curves of the sintered initial TiNi powder without the addition of titanium powder (curve 1) and with the addition of titanium powder (curve 2). It is seen that the deformation limit with the addition of titanium increases from 6% to 9%. Without the addition of titanium, the shape of curve 1 corresponds to deformation, which is characterized by the accumulation of dislocations and relatively rapid fracture during multiple cycles. With the addition of titanium, the shape of curve 2 is determined by thermoelastic deformation due to reversible martensitic transformations, for which the number of cycles before fracture reaches 10 6 and more. This significantly increases the deformation stability of bone-replacing implants made from the resulting porous material. The shape of curve 2 is retained when the concentration of titanium powder changes within the above range of 5–7.5%.

Чтобы эффективно реализовать положительный эффект добавления титана – смещение диапазона температур мартенситного превращения в область, свойственную человеческому организму – необходимо минимизировать сопутствующие побочные явления. Они состоят в том, что присутствие частиц титанового порошка ограничивает число контактов между частицами полезной фракции никелида титана и препятствует их спеканию. Это связано с тем, что титан относится к тугоплавким материалам, обладая температурой плавления 1668 °С, и для его диффузии в основной компонент шихты – никелид титана – требуются определенные условия. To effectively realize the positive effect of adding titanium - the shift in the temperature range of martensitic transformation to the area inherent in the human body - it is necessary to minimize the associated side effects. They consist in the fact that the presence of titanium powder particles limits the number of contacts between the particles of the useful titanium nickelide fraction and prevents them from sintering. This is due to the fact that titanium belongs to refractory materials, having a melting temperature of 1668 ° C, and certain conditions are required for its diffusion into the main component of the charge - titanium nickelide.

Размеры частиц титанового порошка находятся в диапазоне от 5 до 200 мкм. Добавка в шихту частиц титанового порошка с различными размерами проявляется по-разному. Уменьшение среднего размера частиц титанового порошка с одной стороны облегчает его диффузию в никелид-титановую матрицу, но с другой стороны приводит к увеличению удельной поверхности и активному формированию оксикарбонитридной пленки, тормозящей процесс диффузии. Увеличение среднего размера частиц титанового порошка с одной стороны замедляет формирование пассивирующей оксикарбонитридной пленки, но с другой стороны затрудняет контакты между частицами никелида титана, поскольку частицы титана играют роль тугоплавкой прослойки между ними. Кроме того, крупные частицы титанового порошка не полностью диффундируют в матрицу, оставаясь зернистыми неэластичными включениями, резко отличающимися по механическим свойствам от никелид-титановой матрицы. Компромисс между выбором в пользу более крупной или более мелкой фракцией титанового порошка был найден использованием для добавки в шихту частиц размером от 100 до 150 мкм.The particle size of the titanium powder is in the range from 5 to 200 μm. The addition of titanium powder particles with different sizes to the charge manifests itself in different ways. A decrease in the average particle size of titanium powder, on the one hand, facilitates its diffusion into the nickel-titanium matrix, but, on the other hand, leads to an increase in the specific surface area and active formation of an oxycarbonitride film, which inhibits the diffusion process. An increase in the average particle size of titanium powder, on the one hand, slows down the formation of a passivating oxycarbonitride film, but, on the other hand, complicates contacts between titanium nickelide particles, since titanium particles play the role of a refractory interlayer between them. In addition, large particles of titanium powder do not completely diffuse into the matrix, remaining granular inelastic inclusions that differ sharply in mechanical properties from the nickel-titanium matrix. A compromise between the choice in favor of a coarser or finer fraction of titanium powder was found by the use of particles with a size of 100 to 150 μm for adding to the charge.

Качество пористого материала в большой степени зависит от морфологии и структуры частиц основного компонента шихты – порошка никелида титана. The quality of the porous material depends to a large extent on the morphology and structure of the particles of the main component of the charge - titanium nickelide powder.

Проведенный анализ структурных особенностей порошкового интерметаллида TiNi показал, что частицы порошка на основе никелида титана имеют двойную морфологию – компактную и губчатую. Был произведен ситовой анализ порошкового интерметаллида TiNi, который позволил выделить различающиеся по особенностям поведения фракции с размерами 50–100 мкм, 100–150 мкм и 150–200 мкм. The analysis of the structural features of the TiNi powder intermetallic compound showed that the powder particles based on titanium nickelide have a double morphology - compact and spongy. A sieve analysis of the TiNi powder intermetallic compound was carried out, which made it possible to isolate fractions with different behavior characteristics with sizes of 50–100 µm, 100–150 µm, and 150–200 µm.

Крупная фракция (фиг. 2а) представлена в основном частицами компактной морфологии в виде сплошных тел неправильной формы, на поверхности которых наблюдаются следы разрушения и трещины после механической обработки порошкового материала. Встречающиеся среди них губчатые частицы порошка имеют сдеформированную уплотненную структуру, которую возможно описать сплющиванием тела частицы порошка перпендикулярно плоскости с максимальной площадью.The coarse fraction (Fig. 2a) is mainly represented by particles of compact morphology in the form of solid bodies of irregular shape, on the surface of which traces of destruction and cracks are observed after mechanical processing of the powder material. The spongy powder particles found among them have a deformed compacted structure, which can be described by flattening the body of the powder particle perpendicular to the plane with the maximum area.

Фракции с размерами 50–100 мкм и 100–150 мкм (фиг. 2б) не содержат компактных частиц, которые снижают показатель пористости, а состоят из развитых недеформированных губчатых частиц сложной формы. Fractions with sizes 50–100 µm and 100–150 µm (Fig. 2b) do not contain compact particles, which reduce the porosity index, but consist of developed undeformed spongy particles of complex shape.

В связи с выявленными особенностями структуры различных фракций для каждой из них было проведено спекание по отдельности. In connection with the revealed features of the structure of various fractions for each of them, sintering was carried out separately.

Как и следовало ожидать, из шихты на основе крупных, преимущественно компактных частиц порошка, материал был получен с низким показателем пористости – менее 55 %. As expected, from a charge based on large, mainly compact powder particles, the material was obtained with a low porosity index - less than 55%.

Из шихты на основе фракции никелид-титанового порошка с размером частиц в интервале (100–150) мкм, преимущественно губчатых частиц порошка, были получены образцы пористых материалов с показателем пористости около 65–70% и с высоким качеством межчастичных контактов, обеспечивающим удовлетворительные прочностные свойства пористого материала на основе TiNi. Из шихты на основе фракции 50–100 мкм был получен материал с меньшей пористостью – порядка 60%. Samples of porous materials with a porosity index of about 65–70% and with a high quality of interparticle contacts providing satisfactory strength properties were obtained from a charge based on a fraction of nickel-titanium powder with a particle size in the range of (100–150) microns, mainly of spongy powder particles. porous material based on TiNi. A material with a lower porosity, about 60%, was obtained from a charge based on a fraction of 50–100 µm.

Очевидно, что для получения однородного пористого материала две радикально различающиеся фракции предпочтительно разделить и использовать ту, которая имеет структуру, благоприятную для достижения высокой пористости. В связи с этим более крупную фракцию предложено исключить из состава шихты. Граничной величиной между размерами частиц компактной и губчатой фракций установлена величина порядка 150 мкм, разделение производится с помощью сита с соответствующими ячейками.Obviously, in order to obtain a homogeneous porous material, it is preferable to separate two radically different fractions and use one that has a structure favorable for achieving high porosity. In this regard, it is proposed to exclude the larger fraction from the composition of the charge. The boundary value between the particle sizes of the compact and spongy fractions is set to be of the order of 150 μm; separation is performed using a sieve with appropriate cells.

Далее, в процессе получения шихты и ее спекания было установлено различие в поведении наиболее мелкой губчатой фракции порошка никелида титана – от 50 до 100 мкм – и промежуточной губчатой фракции – от 100 до 150 мкм. Выявлено, что более мелкая фракция с большим трудом смешивается с порошком титана до приемлемой однородности. Это можно объяснить тем, что при смешивании порошковых компонентов, состоящих из частиц существенно отличающихся по размеру, эти два компонента образуют слабо взаимодействующие кластеры, и смесь остается неоднородной, несмотря на значительное увеличение времени перемешивания. Равномерное перемешивание получается при условии, когда частицы порошка титана соизмеримы по размерам с частицами основного материала – порошка никелида титана. Поскольку качество получаемого продукта в значительной степени зависит от однородности смеси порошков, мелкая фракция порошка TiNi, так же, как и самая крупная, была исключена из состава шихты.Further, in the process of obtaining the charge and its sintering, a difference was established in the behavior of the finest spongy fraction of titanium nickelide powder - from 50 to 100 μm - and the intermediate spongy fraction - from 100 to 150 μm. It was revealed that the finer fraction is mixed with great difficulty with titanium powder to an acceptable homogeneity. This can be explained by the fact that when mixing powder components consisting of particles significantly different in size, these two components form weakly interacting clusters, and the mixture remains inhomogeneous, despite a significant increase in the mixing time. Uniform mixing is obtained when the titanium powder particles are comparable in size to the particles of the main material - titanium nickelide powder. Since the quality of the resulting product largely depends on the homogeneity of the mixture of powders, the fine fraction of TiNi powder, as well as the largest, was excluded from the composition of the charge.

Несостоятельность использования для получения пористого материала мелкой фракции никелид-титанового порошка от - 50 до 100 мкм – иллюстрируется фиг. 3а, где показан полученный спеканием образец с признаками неравномерного перемешивания шихты: наличием темных и светлых областей и неоднородностью поперечного сечения. На фиг. 3б показан образец, полученный на основе промежуточной фракции 100–150 мкм, отличающийся однородностью цвета и формы.The inconsistency of using a fine fraction of nickel-titanium powder from - 50 to 100 μm to obtain a porous material is illustrated in Fig. 3a, which shows the sample obtained by sintering with signs of uneven mixing of the charge: the presence of dark and light areas and inhomogeneity of the cross section. FIG. 3b shows a sample obtained on the basis of an intermediate fraction of 100–150 µm, characterized by uniformity of color and shape.

Температурные и временные характеристики двухэтапного спекания были установлены экспериментально. Первый этап включает предварительное формирование перемычек на контактах между пористыми частицами за счет легкоплавкой фракции Ti2Ni. Для выбранной фракции 100–150 мкм оптимальным признан режим, включающий нагрев до 1200±5 °С и выдержку в течение 15 минут.The temperature and time characteristics of two-stage sintering were established experimentally. The first stage includes the preliminary formation of bridges at the contacts between the porous particles due to the low-melting fraction Ti 2 Ni. For the selected fraction of 100–150 µm, the optimal mode was found to include heating to 1200 ± 5 ° C and holding for 15 minutes.

Второй этап осуществляется после естественного остывания предварительно спеченной заготовки, сопровождаемого взаимной фиксацией частиц и релаксацией внутренних напряжений. Для второго этапа оптимизирован режим, включающий нагрев до 1240±5 °С и выдержку в течение 15 минут. При осуществлении второго этапа происходит дополнительное подплавление перемычек между пористыми частицами также в основном за счет легкоплавкого соединения Ti2Ni и вместе с тем за счет диффузии в них TiNi. При остывании происходит окончательное закрепление пористой структуры, составленной из спаянных между собой пористых частиц. При оптимальном режиме получается пористый материал с развитой системой перемычек между частицами, сохраняющими исходную губчатую структуру, как показано на фиг. 4а.The second stage is carried out after natural cooling of the pre-sintered billet, accompanied by mutual fixation of particles and relaxation of internal stresses. For the second stage, the mode is optimized, including heating up to 1240 ± 5 ° С and holding for 15 minutes. In the second stage, additional melting of the bridges between the porous particles occurs, also mainly due to the fusible Ti 2 Ni compound and, at the same time, due to the diffusion of TiNi in them. Upon cooling, the final consolidation of the porous structure, composed of porous particles welded together, occurs. Under optimal conditions, a porous material is obtained with a developed system of bridges between particles that retain the original spongy structure, as shown in Fig. 4a.

Отклонения от оптимизированных режимов при осуществлении обоих этапов ухудшают качество получаемого пористого материала. С уменьшением температуры и времени спекания межчастичные перемычки остаются недостаточно сформированными, как показано на фиг.4б, что проявляется в повышенной хрупкости материала. Увеличение температуры и времени спекания ведет к формированию массивных перемычек и усиленному подплавлению частиц как показано на фиг. 4в, что сопровождается усадкой материала и уменьшением его пористости. Deviations from the optimized modes in the implementation of both stages degrade the quality of the resulting porous material. With a decrease in the temperature and sintering time, the interparticle bridges remain insufficiently formed, as shown in Fig. 4b, which manifests itself in the increased brittleness of the material. An increase in sintering temperature and time leads to the formation of massive bridges and increased particle melting as shown in FIG. 4c, which is accompanied by material shrinkage and a decrease in its porosity.

Влияние температуры на свойства получаемых образцов иллюстрируется фотографиями их внешнего вида. На фиг. 5а приведен внешний вид образца, спекавшегося при температуре ниже 1230 °С. Образец не имеет прочности и рассыпается. На фиг. 5б приведен внешний вид образца, спекавшегося при 1240 °С. Он хорошо сохраняет предварительно заданную форму и однороден по цвету, что свидетельствует об однородности структуры. На фиг. 5в приведен внешний вид образца, спекавшегося при температуре выше 1250°С. Образец имеет признаки усадки, связанной с усиленным расплавлением контактов между частицами и соответственным уплотнением структуры. The effect of temperature on the properties of the samples obtained is illustrated by photographs of their appearance. FIG. 5a shows the appearance of a sample sintered at temperatures below 1230 ° C. The sample has no strength and falls apart. FIG. 5b shows the appearance of the sample sintered at 1240 ° C. It retains its predetermined shape well and is uniform in color, which indicates a uniform structure. FIG. 5c shows the appearance of a sample sintered at a temperature above 1250 ° C. The sample has signs of shrinkage associated with increased melting of contacts between particles and a corresponding compaction of the structure.

В образцах, получаемых при температурах выше 1250–1260°С, отдельные частицы порошка объединяются в конгломераты путем усиленного смачивания расплавом. В результате этого нарушается однородность макроструктуры пористого тела и непосредственно связанная с однородностью прочность. Как указано в публикации [Методологические особенности деформационного поведения металлических медицинских материалов и имплантатов: Методическое пособие. / В.Э. Гюнтер. – Томск: Изд-во МИЦ, 2013. –32 с.], при наличии в материале укрупненных межпоровых перемычек именно они первыми разрушаются в ходе деформирования. Максимальный уровень разрушающих напряжений в пористом материале достигается в тех случаях, когда структурные элементы близки по размерам, благодаря чему они одновременно вовлекаются в процесс деформации, достигая одновременно максимальных критических напряжений появления трещины. В результате однородный по структуре пористый материал на основе TiNi может до 3,5 раз превосходить по прочности сплав с разнородной структурой. In samples obtained at temperatures above 1250–1260 ° C, individual powder particles are combined into conglomerates by enhanced wetting with a melt. As a result, the homogeneity of the macrostructure of the porous body and the strength directly related to homogeneity are violated. As indicated in the publication [Methodological features of the deformation behavior of metallic medical materials and implants: Methodological manual. / V.E. Gunther. - Tomsk: Izd-vo MITs, 2013. –32 p.], In the presence of enlarged interpore bridges in the material, they are the first to be destroyed during deformation. The maximum level of breaking stresses in a porous material is achieved when the structural elements are close in size, due to which they are simultaneously involved in the deformation process, simultaneously reaching the maximum critical stresses of crack initiation. As a result, a homogeneous porous material based on TiNi can be up to 3.5 times stronger than an alloy with a heterogeneous structure.

Таким образом, экспериментальные результаты подтверждают, что предложенный способ получения пористого материала на основе никелида титана путем двухэтапного спекания среднеразмерной фракции никелид-титанового порошка с добавлением порошка титана с выдержками 15 мин при 1200°С и 15 мин при 1240°C обеспечивает недостижимые ранее для аналогичных процессов показатели пористости и деформационной устойчивости.Thus, the experimental results confirm that the proposed method for preparing a porous material based on titanium nickelide by two-stage sintering of a medium-sized fraction of titanium nickelide powder with the addition of titanium powder with exposures of 15 min at 1200 ° C and 15 min at 1240 ° C provides previously unattainable for similar processes indicators of porosity and deformation stability.

ЛитератураLiterature

1. Гюнтер В. Э., Ходоренко В. Н., Чекалкин Т. Л. и др. Медицинские материалы с памятью формы. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы. Т.1. / Под ред. В.Э.Гюнтера – Томск: Изд-во «НПП «МИЦ», 2011. – 534 с.1. Gunther V. E., Khodorenko V. N., Chekalkin T. L. et al. Medical materials with shape memory. Medical materials and implants with shape memory. Vol. 1. / Ed. VE Gunther - Tomsk: Publishing house "NPP" MIC ", 2011. - 534 p.

2. В.Н. Ходоренко, С.Г. Аникеев, В.Э. Гюнтер / Структурные и прочностные свойства пористого никелида титана, полученного методами СВС и спекания // Известия Вузов. Физика. 2014. Т. 57, № 6, С. 17–23.2. V.N. Khodorenko, S.G. Anikeev, V.E. Gunter / Structural and strength properties of porous titanium nickelide obtained by SHS and sintering // Izvestiya Vuzov. Physics. 2014. T. 57, No. 6, pp. 17–23.

3. С. Г. Аникеев, Н. В. Артюхова, В. Н. Ходоренко, А. С. Гарин, В. Э. Гюнтер / Структурные особенности биосовместимых пористых материалов на основе никелида титана с террасовидной морфологией поверхности стенок пор // Известия Вузов. Физика. 2018. Т. 61, № 6, С. 34–41.3. S. G. Anikeev, N. V. Artyukhova, V. N. Khodorenko, A. S. Garin, V. E. Gunther / Structural features of biocompatible porous materials based on titanium nickelide with a terrace-like morphology of the surface of the pore walls // Izvestia Universities. Physics. 2018.Vol. 61, No. 6, pp. 34–41.

4. Abidi, I. H., & Khalid, F. A. (2012). Sintering and Morphology of Porous Structure in NiTi Shape Memory Alloys for Biomedical Applications. Advanced Materials Research, 570, 87–95.4. Abidi, I. H., & Khalid, F. A. (2012). Sintering and Morphology of Porous Structure in NiTi Shape Memory Alloys for Biomedical Applications. Advanced Materials Research, 570, 87–95.

5. С. Г. Аникеев, Н. В. Артюхова, В. Н. Ходоренко, А. С. Гарин, В. Э. Гюнтер / Структурные особенности биосовместимых пористых материалов на основе никелида титана с террасовидной морфологией поверхности стенок пор // Известия Вузов. Физика. 2018. Т. 61, № 6, С. 34–41.5. S. G. Anikeev, N. V. Artyukhova, V. N. Khodorenko, A. S. Garin, V. E. Gunther / Structural features of biocompatible porous materials based on titanium nickelide with a terrace-like morphology of the pore wall surface // Izvestia Universities. Physics. 2018.Vol. 61, No. 6, pp. 34–41.

6. Патент РФ № 2651846, МПК C22C 1/08, C22C 19/03, C22C 14/00, B22F 3/16, опубл. 24.04.2018.6. RF patent No. 2651846, IPC C22C 1/08, C22C 19/03, C22C 14/00, B22F 3/16, publ. 04.24.2018.

Claims (1)

Способ получения пористого материала на основе никелида титана, включающий двухэтапное спекание шихты, содержащей порошок никелида титана, с промежуточной выдержкой между этапами, отличающийся тем, что исходный порошок никелида титана просеивают на фракции и выбирают для спекания фракцию с размерами частиц от 100 до 150 мкм, в шихту добавляют от 5 до 7,5% порошка титана с размерами частиц от 100 до 150 мкм, причем в процессе двухэтапного спекания первый этап проводят при температуре 1200±5°С с выдержкой в течение 15±5 мин, а второй этап – при температуре 1240±5°С с выдержкой в течение 15±5 мин.A method for producing a porous material based on titanium nickelide, including two-stage sintering of a charge containing titanium nickelide powder with intermediate holding between stages, characterized in that the initial titanium nickelide powder is sieved into fractions and a fraction with particle sizes from 100 to 150 microns is selected for sintering, 5 to 7.5% of titanium powder with particle sizes from 100 to 150 μm is added to the charge, and in the process of two-stage sintering, the first stage is carried out at a temperature of 1200 ± 5 ° C with holding for 15 ± 5 min, and the second stage at temperature 1240 ± 5 ° С with exposure for 15 ± 5 min.
RU2020117925A 2020-06-01 2020-06-01 Method of producing porous material based on titanium nickelide RU2732716C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117925A RU2732716C1 (en) 2020-06-01 2020-06-01 Method of producing porous material based on titanium nickelide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020117925A RU2732716C1 (en) 2020-06-01 2020-06-01 Method of producing porous material based on titanium nickelide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732716C1 true RU2732716C1 (en) 2020-09-22

Family

ID=72922345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020117925A RU2732716C1 (en) 2020-06-01 2020-06-01 Method of producing porous material based on titanium nickelide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732716C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771150C1 (en) * 2021-12-09 2022-04-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Method for obtaining porous material based on titanium nickelide by self-distributing high-temperature synthesis
RU2796898C1 (en) * 2022-12-01 2023-05-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Method for producing biocompatible porous alloy based on titanium nickelide

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1131701A (en) * 1995-03-22 1996-09-25 中国科学院金属研究所 Foam nickel titanium memory alloy
RU2310548C1 (en) * 2006-02-22 2007-11-20 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Method for producing porous materials on base of titanium nickelide
RU2394112C2 (en) * 2008-09-17 2010-07-10 Виктор Эдуардович Гюнтер Procedure for production of porous titanium nickelide
RU2578888C1 (en) * 2014-09-29 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Charge for sintering porous part on solid part of implant made from titanium nickelide
CN105908000B (en) * 2016-06-16 2018-02-02 华南理工大学 Wide temperature range high-strength light high-ductility NiTi marmem composite damping materials and preparation method and application
RU2651846C1 (en) * 2017-07-10 2018-04-24 Сергей Геннадьевич Аникеев Method of producing porous alloy based on titanium nickelide

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1131701A (en) * 1995-03-22 1996-09-25 中国科学院金属研究所 Foam nickel titanium memory alloy
RU2310548C1 (en) * 2006-02-22 2007-11-20 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской Академии наук Method for producing porous materials on base of titanium nickelide
RU2394112C2 (en) * 2008-09-17 2010-07-10 Виктор Эдуардович Гюнтер Procedure for production of porous titanium nickelide
RU2578888C1 (en) * 2014-09-29 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) Charge for sintering porous part on solid part of implant made from titanium nickelide
CN105908000B (en) * 2016-06-16 2018-02-02 华南理工大学 Wide temperature range high-strength light high-ductility NiTi marmem composite damping materials and preparation method and application
RU2651846C1 (en) * 2017-07-10 2018-04-24 Сергей Геннадьевич Аникеев Method of producing porous alloy based on titanium nickelide

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2771150C1 (en) * 2021-12-09 2022-04-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Method for obtaining porous material based on titanium nickelide by self-distributing high-temperature synthesis
RU2796898C1 (en) * 2022-12-01 2023-05-29 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" Method for producing biocompatible porous alloy based on titanium nickelide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2422821B2 (en) Biodegradable implant and method for manufacturing same
Wen et al. Processing and mechanical properties of autogenous titanium implant materials
CN101818277B (en) Method for preparing super-elastic gradient-porosity porous NiTi alloy
Chu et al. Fabrication of porous NiTi shape memory alloy for hard tissue implants by combustion synthesis
US20190111482A1 (en) Process for producing a beta-alloy Titanium Niobium Zirconium (TNZ) with a very low modulus of elasticity for biomedical applications and its embodiment by additive manufacturing.
US20060285991A1 (en) Metal injection moulding for the production of medical implants
Dercz et al. Synthesis of porous Ti–50Ta alloy by powder metallurgy
US9828655B2 (en) Titanium alloys for biomedical applications and fabrication methods thereof
de Oliveira et al. Study of the porous Ti35Nb alloy processing parameters for implant applications
CN101003868A (en) Method for preparing shape memory nickel titanium alloy with gradient porosity
Sergey et al. Fabrication and study of double sintered TiNi-based porous alloys
WO2016008674A1 (en) Method for producing a component from a metal alloy with an amorphous phase
CN108273126A (en) A kind of preparation method of gradient medical composite material
RU2732716C1 (en) Method of producing porous material based on titanium nickelide
Niespodziana et al. The synthesis of titanium alloys for biomedical applications
Li et al. An investigation of the synthesis of Ti-50 At. pct Ni alloys through combustion synthesis and conventional powder sintering
Anikeev et al. Preparation of porous TiNi-Ti alloy by diffusion sintering method and study of its composition, structure and martensitic transformations
Kaya et al. Microstructure characterization and biocompatibility behaviour of TiNbZr alloy fabricated by powder metallurgy
Popa et al. Titanium—hydroxyapatite porous structures for endosseous applications
CN108637255B (en) Preparation method of porous NiTi alloy
KR20110065392A (en) Magnesium alloy implant for the treatment of osteoporosis
KR101485296B1 (en) A biodegradable implants and a manufacture method thereof
Yuan et al. Forming and control of pores by capsule-free hot isostatic pressing in NiTi shape memory alloys
Lemaire et al. Surface modification treatments to reduce Ni leaching from porous nitinol
JP7403144B2 (en) Method for producing titanium alloy with suppressed twin deformation and titanium alloy