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  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).