Калюжний С. М. Мікроплазмове нанесення цирконієвих покриттів на деталі ендопротезів

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0423U100190

Облікова картка дисертації

0423U100190.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 05.03.06 - 3варювання та споріднені процеси і технології

06-12-2023

Спеціалізована вчена рада

Д 26. 182. 01

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України

Анотація

Дисертація присвячена дослідженню процесу формування покриттів з біосумісними властивостями методом мікроплазмового напилення (МПН) дроту із цирконієвого сплаву марки КТЦ-110. В роботі було встановлено закономірності зміни розміру та швидкості руху диспергованих частинок цирконію в залежності від параметрів режимів МПН та визначено вагомість впливу параметрів режиму напилення на структуру, морфологію і механічні властивості цирконієвих покриттів. Виявлено, що на режимі з мінімальними значеннями параметрів МПН формуються покриття із найбільш пористою структурою з розміром пор від 100 мкм до 300 мкм та об’ємним вмістом пор відносно покриття до (20,3 ± 2,0) %. Крім того, встановлено, що мікрорельєф поверхні таких покриттів має шорсткість Ra (52 ± 3,1) мкм, а на піках вершин спостерігаються мікропори розміром до 10 мкм. Показано, що дані покриття відповідають вимогам стандарту міцності зчеплення їх з основою та мають знижений модуль пружності від вихідного матеріалу. У випадку знаходження покриття в зоні стиску його модуль пружності становить (12,1 ± 0,9) ГПа та в зоні розтягу (6,4 ± 0,8) ГПа. Підтверджено, що цирконієві покриття мають кращу корозійну стійкість в розчині Рінгера із ефективністю захисту їх поверхневих шарів на 50 % вищу, ніж в аналогічних титанових покриттях. Дослідження цитотоксичності in vitro показало безпечність застосування цирконієвих покриттів на поверхнях деталей ендопротезів. На підставі проведених досліджень розроблено основні науково-технологічні рекомендації щодо вибору параметрів режиму МПН пористих цирконієвих покриттів з біосумісними властивостями на поверхні імплантатів різних розмірів і типів. Розроблені цирконієві покриття, які формуються методом МПН, схвалені лікарями-ортопедами Інституту травматології та ортопедії НАМН України і були рекомендовані до застосування при виробництві деталей ендопротезів кульшового суглоба із титанового сплаву марки ВТ6 з метою підвищення їх біосумісності.

Читати повністю

Публікації

1. Voinarovych S., Alontseva D., Kyslytsia O., Khozhanov A., Krasavin A., Kaliuzhnyi S., Kolesnikova T. Fabrication and characterization of Zr microplasma sprayed coatings for medical applications. Advances in Materials Science. 2021. Vol. 2, No 21. Р. 93-105. (Web of Science). https://doi.org/10.2478/adms-2021-0013

2. Moltasov A., Dyman M., Kaliuzhnyi S., Mossokovska I., Voinarovych S., Kyslytsia O., Koytchev E. Dependence of the elasticity modulus of microplasma coatings made of titanium grade VT1-00 and zirconium grade KTC-110 on their porosity. Series on Biomechanics. 2022. Vol. 36, No 2. P. 141-152. (Scopus). https://doi.org/10.7546/sb.36.2022.02.14

3. Woźniak A., Staszuk M.,• Reimann Ł.,•Bialas O., Brytan Z.,•Voinarovych S., Kyslytsia O., Kaliuzhnyi S., Basiaga M., Admiak M. The influence of plasma-sprayed coatings on surface properties and corrosion resistance of 316L stainless steel for possible implant application. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2021. Vol. 21, No 4. Р. 1-21. (Scopus). https://doi.org/10.1007/s43452-021-00297-1

4. Voinarovych S. G., Alontseva D. L., Khozhanov A. R., Krasavin A. L., Kyslytsia A. N., Kalyuzhny S. N. Effect of microplasma spraying parameters on the loss of sprayed Zr wire and coating porosity. Recent Contributions to Physics. 2021. Vol. 79, No. 4. P. 82-96. https://doi.org/10.26577/rcph.2021.v79.i4.10

5. Калюжний С. М., Савицький В. В, Войнарович С. Г., Кислиця О. М., Файзраманов З. Г. Експериментальне визначення швидкості руху цирконієвих частинок при мікроплазмовому напиленні. Автоматичне зварювання. 2023. №3. С. 20-26. https://doi.org/10.37434/as2023.03.04

6. Dyman M., Moltasov А., Kaliuzhnyi S., Kyslytsia O., Tsymbalista T. Research of the structure and mechanical properties of microplasm porous coatings for biomedical purposes. Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science UJMEMS. 2022. Vol. 4, No 8. Р. 14-21. https://doi.org/10.23939/ujmems2022.04.014

7. Войнарович С. Г., Алонцева Д. Л., Кислиця О. М., Калюжний С. М., Цимбаліста Т. В., Димань М. М. Мікроплазмове напилення покриття з використанням цирконієвого дроту. Автоматичне зварювання. 2022. №9. С. 45-50. https://doi.org/10.37434/as2022.09.08

8. Dyman M., Moltasov A., Kalyuzhny S. Calculation and experimental procedure for determining the modulus of elasticity of porous coatings on a substrate during bending. Part 1. Theoretical foundations. Mechanics and Advanced Technologies. Section Mechanics. 2022. Vol. 6, No 2. P. 139–142. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2022.6.2.261923

9. Dyman M., Moltasov A., Kalyuzhny S. Calculation and experimental procedure for determining the modulus of elasticity of porous coatings on a substrate during bending. Part 2. Experimental research. Mechanics and Advanced Technologies. Section Mechanics. 2022. Vol 6, No 3. Р. 262-268. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2022.6.3.262805

10. Молтасов А. В., Войнарович С. Г., Димань М. М., Калюжний С. М., Бурбурська С. В. Методи запобігання ефекту екранування напружень в системі імплантат-кістка (ОГЛЯД). Автоматичне зварювання. 2023. №1. С. 38-46. https://doi.org/10.37434/as2023.01.06

19. Ревізійний стегновий компонент ендопротеза з безцементною фіксацією: пат 150555, Україна: A61F2/32, Г. В. Гайко, В. М. Підгаєцький, О. М. Сулима, С. Г. Войнарович, С. М. Калюжний, Т. М. Велика. № u202105365; заявл. 22.09.2021; опубл. 02.03.2022, Бюл. №9. 5 с.

20. Ревізійна безцементна ацетабулярна система ендопротеза кульшового суглоба: пат. 150554, Україна: A61F2/36, Г. В. Гайко, В. М. Підгаєцький, О. М. Сулима, С. Г. Войнарович, С. М. Калюжний, Т. М. Велика. № u202105364; заявл. 22.09.2021; опубл. 02.03.2022, Бюл. №9. 6 с.

Читати повністю

Файли

autoreferat-avtoreferat- Kaliuzhnyi S-M.pdf

дисертація Калюжний С-М-.pdf

Схожі дисертації

0523U100195

Білоус Валерій Юрійович

Наукові основи аргонодугового та електронно-променевого зварювання перспективних високоміцних титанових сплавів

0423U100170

Нетяга Антон Володимирович

Зміцнення деталей машин і механізмів гірничо-металургійного обладнання електрошлаковим наплавленням у струмопідвідному кристалізаторі

0423U100014

Губатюк Руслан Сергійович

Технологія і обладнання для індукційної термічної обробки зварних з'єднань термозміцнених залізничних рейок з високовуглецевих сталей.

0521U101283

Кузін Олег Анатолійович

Керування властивостями поверхонь конструкційних сталей і сплавів спрямованим впливом на складові їх структури.

0421U101776

Сенчишин Віктор Степанович

Підвищення ефективності індукційного наплавлення шляхом застосування механічної вібрації