Tytan techniczny i stopy tytanu dla medycyny Warstwy

Tytan techniczny i stopy tytanu dla medycyny Warstwy

Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków
Tytan techniczny i stopy tytanu dla
medycyny
Warstwy powierzchniowe na stopach
tytanu
Instrukcja wykonawcza do ćwiczeń z przedmiotu
„Biomateriały metaliczne”
Opracował: Dr hab. inż. Tomasz Moskalewicz
Kraków, 2012
Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego
1. Zapoznanie się z mikrostrukturą tytanu technicznego i stopów tytanu
stosowanych w medycynie. Omówienie wpływu mikrostruktury na
właściwości mechaniczne stopów tytanu.
2. Zapoznanie się z rodzajami powłok i warstw wierzchnich stosowanych w
celu poprawy właściwości stopów tytanu dla medycyny.
Zagadnienia omawiane i dyskutowane podczas realizacji ćwiczenia:
1. Tytan techniczny: mikrostruktura i właściwości
2. Dwufazowe (α+β) stopy tytanu: podział, mikrostruktura i właściwości
3. Stopy tytanu β dla medycyny
4. Oznakowanie handlowe i normatywne stopów tytanu
5. Właściwości mechaniczne tytanu i jego stopów; wpływ mikrostruktury na właściwości
stopów tytanu
6. Właściwości tribologiczne tytanu i jego stopów
7. Porównanie stopów tytanu z innymi materiałami metalicznymi stosowanymi w
medycynie
8. Zastosowanie tytanu i jego stopów w medycynie
9. Problemy stosowania stopów tytanu na implanty.
10. Powłoki i warstwy wierzchnie stosowane w celu poprawy właściwości
tribologicznych stopów tytanu.
11. Powłoki i warstwy wierzchnie stosowane w celu poprawy biozgodności stopów
tytanu.
12. Metody inżynierii powierzchni stosowane w kształtowaniu właściwości implantów
tytanowych.
13. Metody oceny i weryfikacji warstw powierzchniowych.
14. Przykłady warstw powierzchniowych na stopach tytanu proponowanych dla
medycyny.
Przebieg eksperymentu:
1. Wykonać obserwację mikroskopową zgładów metalograficznych tytanu technicznego i
dwufazowych stopów tytanu: Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb oraz stopów tytanu z warstwami
powierzchniowymi.
2. Wykonać rysunki mikrostruktur wskazanych przez prowadzącego ćwiczenie.
3. Opisać mikrostruktury (oszacować średnicę ziaren; uwzględnić morfologię ziaren,
zidentyfikować fazy).
4. Ustalić, jaki jest wpływ mikrostruktury na właściwości mechaniczne stopów tytanu.
5. Ustalić, jaki powinien być wpływ obserwowanych warstw powierzchniowych na
właściwości stopów tytanu.
Sprawozdanie z eksperymentu jest wykonywane podczas trwania ćwiczenia i powinno
obejmować:
- cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego,
- przebieg realizacji ćwiczenia,
- zestawienie i analizę wyników badan (rysunki mikrostruktur opisane zgodnie wymaganiami
podanymi wymaganiami),
- wnioski.
Pytania kontrolne
1. Co to jest tytan techniczny?
2. Scharakteryzować właściwości tytanu technicznego.
3. Podział stopów tytanu ze względu na strukturę w stanie normalizowanym. Od czego
zależą właściwości mechaniczne stopów tytanu.
4. Scharakteryzować stopy tytanu α.
5. Scharakteryzować stopy tytanu α + β.
6. Charakterystyka stopów tytanu β do zastosowań w medycynie.
7. Uzasadnij, dlaczego tytan techniczny i jego stopy są szeroko stosowane w medycynie.
8. Problemy stosowania stopów tytanu na implanty oraz metody zapobiegania.
9. Warstwy powierzchniowe stosowane w celu poprawy właściwości stopów tytanu.
Literatura:
1. Wykład z przedmiotu „Biomateriały metaliczne”
2. M. Blicharski: „Wstęp do inżynierii materiałowej”, Warszawa, WNT, 2003
3. B. Ciszewski, W. Przetakiewicz: „Nowoczesne materiały w technice”, Wyd. Bellona,
Warszawa, 1993
4. J. Marciniak: „Biomateriały”, Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2002
5. J. Łaskawiec, R. Michalik: „Zagadnienia teoretyczne i aplikacyjne w implantach”,
Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2002
6. T. Wierzchoń, E. Czarnowska, D. Krupa: „Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu
biomateriałów tytanowych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa
2004