Seminarium Instytutowego Seminarium Mechaniki im. W. Olszaka i A. Sawczuka Obróbki jarzeniowe tytanu i jego stopów w aspekcie zastosowań w medycynie i energetyce prof. T. Wierzchoń poniedziałek, 3 marca 2003, godz. 10:00, sala Aula (II p.)

Tytan i jego stopy, w tym najnowsze typu np. Ti6Al7Nb, Ti35Nb5T6,7Zr wykonane specjalnie dla potrzeb medycyny, należą do najbardziej perspektywicznych biomateriałów metalicznych w uwagi na:

1. najwyższą odporność na korozję biologiczną wśród biomateriałów metalicznych,
2. stosunkowo dobre właściwości mechaniczne przy niskiej gęstości - dwukrotnie mniejszej od stali austenitycznych i stopów kobaltowo-chromowych,
3. najniższy ze stosowanych biomateriałów metalicznych moduł sprężystości, co odgrywa istotną rolę w wytwarzaniu implantów kostnych.

Dotychczasowe badania dotyczące biomateriałów metalicznych wykazały, że uzyskany został ich pułap biotolerancji i własności mechanicznych przez dobór skadu chemicznego i fazowego.

Stosowanie tytanu i jego stopów, podobnie jak w/w biomateriałów metalicznych, ogranicza jednak ich niska odporność na zużycie przez tarcie oraz zjawisko metalozy, co może powodować uwalnianie czynników zapalenia, a po długim czasie prowadzić do lymphoadenopatii, czy też - w przypadku powszechnie stosowanego w medycynie stopu Ti6Al4V - jest czynnikiem rakotwórczym (przechodzenie wanadu). Innym podnoszonym problemem jest uzyskanie dla implantów kostnych dobrego połączenia z otaczającymi tkankami, a dla ruchomych protez i instrumentarium medycznego niskiej przyczepności komórek. Jedynym sposobem rozwiązania tych problemów jest obecnie opracowanie nowatorskich metod inżynierii powierzchni, które pozwolą na wytworzenie warstw powierzchniowych o ściśle określonej mikrostrukturze, składzie chemicznym i fazowym, topografii powierzchni, twardości, stanie naprężeń własnych, eliminujących zjawisko metalozy, o wysokiej odporności na zużycie przez tarcie oraz będącej funkcją tych wielkości biozgodności kształtowanej w zależności od przeznaczenia biomateriału.

Perspektywicznymi metodami są obróbki jarzeniowe oraz tzw. metody multipleksowe, tj. łączące np. procesy naparowywania próżniowego czy też autokatalicznego osadzenia niklu z procesami jarzeniowymi. Poprzez zastosowanie tych nowych metod inżynierii powierzchni - opracowanych na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej - można wytwarzać na tytanie i jego stopach kompozytowe warstwy powierzchniowe również z faz międzymetalicznych z układu Ti-Al, co pozwoli na znaczne rozszerzenie zakresu zastosowań tych materiałów także w przemyśle energetycznym.