Analiżi tad-Difetti tal-Pjanċa Medika tal-Liga tat-Titanju TC4ELI

Astratt: Ċerta pjanċa medika ta 'liga tat-titanju TC4ELI instabet li kellha difetti penetranti ta' faxxa qawwija waqt spezzjoni ta 'ingrandiment baxx. It-tipi u l-kawżi tad-difetti ġew analizzati permezz ta 'eżami metallografiku, analiżi tal-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar, analiżi tal-ispettru tal-enerġija u ttestjar tal-ebusija. Riżultati Juri li dan id-difett huwa difett ta 'segregazzjoni ta' element interstizjali + b'ħafna titanju, li huwa kkawżat mid-daqs irregolari tal-partiċelli ta 'sponża tat-titanju u d-distribuzzjoni irregolari tat-taħlita ta' liga intermedja matul il-proċess ta 'produzzjoni ta' ingotti ta 'liga tat-titanju. Huwa rakkomandat li jitnaqqas jew jiġi eliminat dan id-difett billi tikkontrolla l-materja prima u l-proċess tat-tidwib. difett.

Liga tat-titanju TC４ELI saret impjant kirurġiku mediku minħabba l-bijokompatibilità tajba tagħha, modulu elastiku baxx, densità baxxa, proprjetajiet tajbin kontra l-korrużjoni, non-tossiċità, saħħa ta 'rendiment għoli, ħajja twila ta' għeja, plastikità kbira fil-kamra temperatura, u faċli li jiffurmaw. Materjal ideali għall-apparat mediku [1-2]. Il-pjanċi mediċi tal-liga tat-titanju TC4ELI jintużaw prinċipalment fit-tiswija tal-kranju, it-tilqim tal-għadam, eċċ., Li għandhom rekwiżiti ogħla fuq is-saħħa, il-ħajja tal-għeja, il-plastiċità, eċċ. Skond GB/T 13810-2017«Implantazzjoni kirurġika It-titanju u l-ipproċessar tal-liga tat-titanju materjali għall-użu mediku», jekk segregazzjoni, inklużjonijiet metalliċi jew mhux metalliċi u difetti metallurġiċi oħra viżibbli viżwalment jinstabu fl-istruttura ta 'ingrandiment baxx ta' materjali ta 'liga tat-titanju użati fi prodotti ta' impjant, il-lott ta 'prodotti jiġi ġġudikat li mhux kwalifikat .Segregazzjoni hija l-manifestazzjoni tal-kompożizzjoni irregolari tal-mikroreġjun ta 'materjali ta' liga tat-titanju fl-istruttura. Il-pjanċa TC4ELI medika hija liga tat-titanju b'żewġ fażijiet tat-tip +. Jekk il-kompożizzjoni tal-mikroreġjun tagħha tkun irregolari, tikkawża anormalitajiet fil-makro u l-mikrostruttura, li twassal għal anormalitajiet. Hemm differenza sinifikanti fl-ebusija bejn iż-żona normali u ż-żona normali, li twassal għal prestazzjoni ġenerali irregolari tal-materjal tal-liga tat-titanju, u b'hekk tnaqqas is-saħħa tal-materjal, il-ħajja tal-għeja u l-plastiċità, u finalment twassal għal falliment tal-materjal bikri [{{ 13}}].

Waqt osservazzjoni ta 'ingrandiment baxx ta' ċerta pjanċa medika ta 'liga tat-titanju TC4ELI, instabet żona anormali f'forma ta' faxxa b'wisa 'ta' madwar 5mm. Meta parti minnha ġiet interċettata u osservata b'ingrandiment baxx, instab li ż-żona f'forma ta 'faxxa kienet faxxa qawwija. Sabiex jiġi ddeterminat b'mod preċiż it-tip ta 'difett, huwa meħtieġ li jiġi identifikat id-difett. L-awtur eżamina u analizza l-kawżi.

1 Ittestjar fiżiku u kimiku
1.1 Eżami metallografiku
Uża l-Osservatur. Il-mikroskopju metallografiku ZEISS tat-tip AIM intuża biex iwettaq eżami metallografiku taż-żona tal-faxxa qawwi u taż-żona normali tal-pjanċa tal-liga tat-titanju TC4ELI. Kif jidher mill-Figura 2, iż-żona tal-faxxa tleqq hija struttura ekwiaxed ta 'fażi waħda, li turi karatteristiċi strutturali li jixbħu s-segregazzjoni, filwaqt li ż-żona normali hija Fl-istruttura ta' liga tat-titanju tipika TC4ELI ipproċessata fir-reġjun + b'żewġ fażijiet, il-konfini kollha tal-qamħ oriġinali huma kompletament miksura, għalhekk jista 'jiġi determinat li ż-żona tal-faxxa qawwi hija difett ta' segregazzjoni.

1.2 Analiżi tal-mikroskopija elettronika tal-iskannjar
Il-mikroskopju elettroniku tal-iskannjar tal-emissjoni tal-kamp kiesaħ JSMG6700 (SEM) intuża biex janalizza l-morfoloġija taż-żona tal-faxxa qawwi u ż-żona normali tal-pjanċa tal-liga tat-titanju TC4ELI. Kif jidher mill-Figura 3, l-istruttura ekwiaxed ta 'fażi waħda fiż-żona tal-faxxa qawwi hija aktar ċara, u ż-żona normali turi + Il-karatteristiċi tal-istruttura pproċessata taż-żona b'żewġ fażijiet huma konsistenti mar-riżultati tal-eżami metallografiku, u huwa wkoll determinat li ż-żona tal-faxxa qawwi hija difett ta 'segregazzjoni.

1.3 Analiżi tal-ispettru tal-enerġija
L-ispettrometru tal-enerġija (EDS) imwaħħal mal-mikroskopju tal-elettron tal-iskannjar intuża biex iwettaq analiżi tal-mikro-komponenti fuq iż-żona tal-faxxa qawwi u ż-żona normali tal-pjanċa tal-liga tat-titanju TC4ELI. Ir-riżultati tal-analiżi huma murija fit-Tabella 1. Wieħed jista 'jara li l-kontenut ta' vanadju fiż-żona normali huwa kemmxejn ogħla mill-valur standard. Barra minn hekk, il-kontenut ta 'elementi oħra huma konformi mar-rekwiżiti ta' GB/T 3620. 1-2016 "Gradi ta 'titanju u liegi ta' titanju u kompożizzjonijiet kimiċi"; il-kontenut tat-titanju, l-aluminju u l-vanadju fiż-żona tal-faxxa qawwija mhumiex fil-medda standard, u hemm kontenut ovvju b'ħafna titanju. , fqir fl-aluminju u fqir fil-vanadju, u l-kontenut ta 'element ta' ossiġnu huwa l-limitu ta 'fuq tal-medda standard, huwa ġġudikat li l-pjanċa tal-liga tat-titanju TC4ELI għandha difetti ta' segregazzjoni b'ħafna titanju.

1.4 Test tal-ebusija
Is-segregazzjoni tal-ligi tat-titanju tista 'tinqasam f'segregazzjoni iebsa (l-ebusija tal-parti tas-segregazzjoni hija ogħla mill-ebusija taż-żona normali, magħrufa wkoll bħala segregazzjoni fraġli) u segregazzjoni ratba (l-ebusija tal-parti tas-segregazzjoni hija aktar baxxa mill-ebusija ta ' iż-żona normali) skond id-differenza bejn l-ebusija tal-parti tas-segregazzjoni u ż-żona normali. Magħruf ukoll bħala segregazzjoni mhux fraġli). Twettqu testijiet ta 'ebusija Micro-Vickers fuq iż-żona tal-faxxa qawwi u ż-żona normali tal-pjanċa tal-liga tat-titanju TC4ELI. Ir-riżultati mkejla kienu 383HV u 327HV rispettivament. Jista 'jidher li l-ebusija taż-żona tal-faxxa qawwi hija ogħla b'mod sinifikanti minn dik taż-żona normali. It-tip ta' segregazzjoni fiż-żona tal-faxxa qawwi hija segregazzjoni fraġli[11].
2 Analiżi u Diskussjoni
Iż-żona tal-faxxa qawwi tal-folja tal-liga tat-titanju TC4ELI hija difett ta 'segregazzjoni. Dan id-difett huwa kkawżat mill-liga mhux kompluta tal-partiċelli intermedji tal-liga. Hija segregazzjoni b'ħafna titanju, iżda mhix segregazzjoni komuni b'ħafna titanju minħabba li l-ebusija taż-żona ta 'segregazzjoni b'ħafna titanju għandha tkun Huwa aktar baxx miż-żona normali [12], u l-ebusija taż-żona tad-difett tas-segregazzjoni ( żona bright band) tal-folja ta 'liga tat-titanju TC4ELI hija ogħla minn dik taż-żona normali, li hija konsistenti mal-karatteristiċi ta' segregazzjoni ta 'elementi interstizjali. Elementi interstizjali jirreferu speċifikament għal ossiġnu, karbonju u nitroġenu. elementi. Il-kontenut għoli ta 'ossiġnu fiż-żona tad-difett tas-segregazzjoni jivverifika dan ir-riżultat. L-arrikkiment tal-elementi interstizjali se jżid it-temperatura tat-trasformazzjoni tal-fażi beta tal-ligi tat-titanju, iżid l-ebusija tal-fażi alfa, u jagħmel il-materjal fraġli. Fil-qosor, titanju TC4ELI It-tip ta 'difetti ta' segregazzjoni f'folji ta 'liga huwa rikki fit-titanju + segregazzjoni ta' elementi interstizjali.
Il-kawża ta 'dan id-difett ta' segregazzjoni hija prinċipalment relatata mal-proċess tat-tidwib tal-liga tat-titanju. Id-difett tas-segregazzjoni diġà ġie ffurmat fil-produzzjoni tal-ingotti. Fil-preżent, l-intrapriżi tal-produzzjoni tal-liga tat-titanju taċ-Ċina ġeneralment jadottaw il-metodu tat-tidwib tal-forn konsumabbli bil-vakwu tat-tidwib bi tliet passaġġi, li jitħaddem matul il-proċess tal-preparazzjoni tal-elettrodu. Użu mhux xieraq jista 'faċilment iwassal għal kontaminazzjoni tal-metall jew il-formazzjoni ta' ossidi u nitruri refrattorji. Għażla mhux xierqa tal-kurrent u l-vultaġġ se tikkawża li ż-żona tat-tidwib tonqos milli tikseb bilanċ termali matul il-proċess tat-tidwib, u tikkawża wkoll bidliet fil-fond tal-pool imdewweb, li jirriżulta f'daqs irregolari tal-partiċelli ta 'sponża tat-titanju. Id-distribuzzjoni irregolari tat-taħlita tal-liga prinċipali se tikkawża l-arrikkiment u t-tnaqqis tal-elementi tal-liga fiż-żoni lokali tal-materjal, u tikkawża li l-punt ta 'trasformazzjoni tal-fażi f'din iż-żona jiddevja. Matul il-proċess ta 'proċessar sħun sussegwenti, se jevolvi gradwalment fi struttura anormali u jifforma difetti ta' segregazzjoni. [12G18].
3 Konklużjonijiet u suġġerimenti
Folji ta 'liga tat-titanju TC4ELI għandhom difetti ta' segregazzjoni ta 'elementi interstizjali b'ħafna titanju. Dan id-difett huwa kkawżat mid-daqs irregolari tal-partiċelli ta 'sponża tat-titanju u d-distribuzzjoni irregolari tat-taħlita ta' liga intermedja matul il-proċess ta 'produzzjoni ta' ingotti ta 'liga tat-titanju.
Huwa rakkomandat li jitnaqqsu jew jiġu eliminati dawn id-difetti billi jissaħħaħ il-kontroll tal-materja prima u t-taħlitiet, kif ukoll l-għażla tal-vultaġġ u l-kurrent waqt il-preparazzjoni tal-elettrodu u l-proċessi tat-tidwib.
referenzi:
[1] Yin Dongfang, Huang Yifei. Riċerka dwar il-bijokompatibilità ta' ligi mediċi tat-titanju[J]. Ġurnal tar-Riċerka Medika, 2008, 37(10):96G97.
[2] Li Jun, Wei Jianhua, Zhang Yumei, eċċ Evalwazzjoni tal-bijokompatibilità ta 'ligi mediċi tat-titanju ġodda[J]. Ġurnal ta 'Stomatoloġija Prattika, 2010, 26(5): 636G640.
[3] Wang Weimin, Lin Shaohua, Cao Jimin, eċċ Effett tat-teknoloġija tal-ipproċessar termali fuq il-mikrostruttura tal-vireg tal-liga medika TC4[J]. Titanium Industry Progress, 2012, 29 (3): 14G18.
[4] Wang Weimin, Lin Shaohua, Li Lei, eċċ Kompożizzjoni, struttura u proprjetajiet mekkaniċi tal-vireg tal-liga Ti6Al4V (ELI) għal impjanti kirurġiċi [J]. Ġurnal Ċiniż tal-metalli mhux tal-ħadid, 2010, 20(S1): 555G559.
[5] Yu Zhentao, Yu Sen, Zhang Minghua, et al. L-istatus attwali u l-progress tad-disinn, l-iżvilupp u l-applikazzjoni ta 'materjali mediċi ġodda ta' liga tat-titanju għal impjanti kirurġiċi [J]. Progress tal-Materjali taċ-Ċina, 2010, 29(12):35G51.
[6] Ma Xiqun, Yu Zhentao, Niu Jinlong, et al. Il-progress tar-riċerka dwar l-istruttura u l-proprjetajiet ta' ligi tat-titanju bijomediċi ġodda[J]. Inġinerija u Klinika Bijomedika, 2013, 17(6):610G615.
[7] Bai Pengfei, Min Xiaohua, Tao Xiaojie, eċċ Kontroll tal-mikrostruttura u prestazzjoni ta 'jinxtorob tad-dwiefer f'forma ta' U ta 'vireg tal-liga tat-titanju mediċi TC4[J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Volum tal-Fiżika), 2013, 49(2):117-118.
[8] Li Rong, Wei Dong, Xu Lu, et al. Analiżi tal-falliment tal-frattura tal-pjanċi tal-għadam tal-liga tat-titanju TA3 għal impjantazzjoni kirurġika [J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Fiżika), 2016, 52 (12): 897G899.
[9] Wei Fenrong, Fan Yajun, Wang Hai, eċċ. Riċerka dwar il-proprjetajiet ta 'liga tat-titanju TiG6AlG4VELI għall-wajer ta' fuq tas-sinsla[J]. Teknoloġija tal-Ipproċessar Termali, 2014, 43(4):98G 102.
[10] Li Hui, Qu Hennglei, Zhao Yongqing, eċċ Riċerka dwar il-mikrostruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-folja tal-liga TiG6AlG4V ELI[J]. Titanium Industry Progress, 2005, 22(6):24G27.
[11] Zhang Li, Shen Liang, Li Ruiwen, et al. Test tal-ebusija Vickers mikroskopiku taż-żona ta 'preċipitazzjoni tal-fażi b'ħafna titanju ta' liga VG5CrG5Ti [J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Volum Fiżika), 2014, 50(9): 651G654.
[12] He Chunyan, Zhu Jianwen, Zhu Kangping. Analiżi ta 'difetti ta' segregazzjoni komuni fi - vireg tal-liga tat-titanju b'żewġ fażijiet[J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Fiżika), 2013, 49(4): 247G250.
[13] Zhang Lijun, He Chunyan, Xue Xiangyi, eċċ Eżempju ta 'analiżi ta' difetti metallurġiċi ta 'liga tat-titanju[J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Volum Fiżika), 2013, 49(12): 819G822, 826.
[14] Cai Jianming, Zhang Wangfeng, Li Zhenxi, eċċ Karatteristiċi u kontroll ta 'strixxi jleqqu u skuri fuq xfafar ta' liga tat-titanju TC11[J]. Inġinerija tal-Materjali, 2005, 33(1): 16G19.
[15] Liu Jun, Tang Guangping, Yang Guizhu. Analiżi ta' difetti ta' strixxi brillanti fil-vireg tal-liga tat-titanju TC4[J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Fiżika), 2011, 47(10): 646G 648.
[16] Wu Junfeng. Analiżi dwar il-kawżi tal-qsim tal-virga tal-liga tat-titanju TC11[J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Volum tal-Fiżika), 2012, 48(5): 331-333.
[17] Zhu Mingde, Shen Yinuo. Analiżi tal-falliment tal-ksur ta 'boltijiet ta' liga tat-titanju ta 'qawwa għolja [J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Volum Fiżika), 2008, 44(8): 446G450.
[18] Shi Xiaoli, Qi Fengjun, Mu Ying, et al. Analiżi tal-kawżi tal-ksur tal-wajer tan-nikil-titanju[J]. Ittestjar Fiżiku u Kimiku (Volum Fiżika), 2018, 54(11):829G832.