Использование эффекта сверхэластичности при разработке внутрисосудистых медицинских имплантатов из сплавов на основе никелида титана

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки новых типов сердечно-сосудистых имплантатов, обеспечивающих снижение травматичности операций при их установке в организм человека. Цель работы: на основе анализа влияния структурно-фазового состояния и характеристик мартенситных превращений в сплавах на основе никелида титана медицинского назначения на реализацию эффекта сверхэластичности и на примере конкретного сплава экспериментально установить оптимальный режим его термообработки для направленного регулирования структурно-фазового состояния, обеспечивающего высокую степень формовосстановления в результате реализации эффекта сверхэластичности. Методы исследования: метод температурной зависимости электросопротивления для определения температуры мартенситных превращений; метод кручения при нагрузке-разгрузке образцов на установке типа обратного крутильного маятника для определения величины эффекта сверхэластичности и степени формовосстановления. Результаты: Проведён анализ условий реализации эффекта сверхэластичности в сплавах на основе никелида титана за счёт мартенситных превращений. Определены величина и температурные интервалы проявления эффекта сверхэластичности, степень формовосстановления, необходимые для использования сплавов на основе никелида титана в качестве материалов для изготовления внутрисосудистых имплантатов. Показано, что для медицинских сплавов на основе никелида титана требуемые характеристики имплантатов достигаются при термообработке для задания формы имплантата в течение 15…30 минут при температуре (500±10) °С.

The urgency of the discussed issue is caused by the need to work out new types of industrial intravascular implants from nickel-titanium based alloys. The main aim of the study: analysing a structurally-phase state and characteristics of the martensitic transformations effect in medical nickel-titanium based alloys to implementation of superelasticity effect and by the example of a concrete alloy to determine experimentally an optimum regime of its heat treatment for the directed regulating of the structurally-phase state providing high extent of shape recovery as a result of superelasticity effect. The methods used in the study: thermal resistivity measurements to determine martensite transformation temperatures; torsion deformation method by an inverted torsion pendulum with loading and unloading of samples for measurements of the superelasticity effect and shape recovery parameter. The results: The authors have analyzed the conditions of effect superelasticity developing in nickel-titanium based alloys by martensitic transformations; determined the magnitude and temperature intervals of developing superelasticity effect, shape restoration extent, required for using nickel-titanium based alloys as the materials for manufacturing intravascular implants. It is shown, that for medical nickel-titanium based alloys the required characteristics of implants are attained at heat treatment for implant shape assignment during 15…30 minutes at (500±10) °С.