1. Uniwersytet Technologiczno-PrzyrodniczyIm. Jana i Jdrzeja
niadeckich w BydgoszczyWydzia Inynierii MechanicznejZakad Inynierii
BiomedycznejBiomateriaywiczenie nr 5Stopy tytanu.
2. Grupa CMonika PolarczykNatalia ReckaSebastian RaoMagdalena
Rejmanowska1. Cel wiczeniaZapoznanie si z materiaami stosowanymi na
stabilizatory i wszczepy dugotrwae wykonanymi z stopw tytanu,ktre s
stosowane w chirurrgii narzdu ruchu oraz ocena ich przebywania w
rodowisku tkankowym.2. Omwienie zagadnieA. Podstawowe stopy tytanw
stosowane na implantyTytan wystpuje w dwch podstawowych odmianach
alotropowych. W temperaturze otoczenia oraz w zakresie do882C ma
struktur heksagonaln, oznaczan symbolem . Od temperatury 882C do
temperatury topnienia tytanma struktur ma struktur regularn
przestrzennie centrowan, oznaczon symbolem . Temperatura
przemianyalotropowj zaley od dodatkw stopowych obecnych w tytanie,
ktre albo j podwyszaj albo obniaj.Jedynie dodatek cyny, umacniajcej
stopy, nie wpywa na przemian fazow.
3. Podstawowym pierwiastkiem stopowym stabilizujcym faz w
stopach tytanu jest aluminium. Oprcz aluminiumfaz t stabilizuj
tlen, azon, wgiel. Jest to faza, ktra nie zostaje zmieniona w
wyniku obrbki cieplnej.Wrd stopw tytanu wyodrbniono grup materiaw
okrelon jako prawie . Obecne s w nich rne dodatkistopowe, rwnie
utrwalajce faz , ale w tak niewielkiej iloci, e faza pozostaje
dominujca.W fazie najwaniejszymi pierwiastkami stopowymi
stabilizujcymi jest molibden, wanad, niob, elazo, tantal iwolfram.
W stopach pierwiastki te czsto wystpuj cznie z aluminium.Tabela 2.
Waciwoci mechaniczne stopw tytanu stosowanych na implanty.B. Wpyw
dodatkw stopowych na waciwoci stopwPierwiastki stopowe wystpujce w
stopach tytanu mona podzieli na dwie podstawowe grupy:- pierwiastki
stabilizujce faz , czyli podnoszce temperatur przemiany , do ktrych
zalicza si: Al, Ga, Georaz O, N, C.- pierwiastki stabilizujce faz ,
czyli obniajce temperatur przemiany alotropowej W tej grupie
wyrniasi pierwiastki izomorficzne (V, Mo, Nb, Ta), pierwiastki
eutektoidalne (Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Si) oraz pierwiastkipseudo
izomorficzne (Ru, Rh, Re, Ir).Najwaniejszym dodatkiem stopowym jest
aluminium, ktry obnia gsto stopwtytanu oraz stabilizuje i umacnia
roztworowo faz .
4. Oprcz wyej wymienionych pierwiastkw, do stopw tytanu dodaje
si rwnie Sn, Zr, Ge, Hf i Th. S to tzw.pierwiastki neutralne,
niestabilizujce adnej z faz.Dodawane s z uwagi na otrzymywany efekt
umocnienia roztworowego oraz spowalnianie niektrych,niekorzystnych
przemian fazowych zachodzcych w stopach tytanu, zwizanych np. z
tworzeniem si kruchej,metastabilnej fazy .Zwikszenie twardoci i
odpornoci powierzchniowej tytanu na zuycie cierne mona uzyska
poprzez implantacjjonw N, O i Si.Tlen w najwikszym stopniu wpywa na
wytrzymao tytanu, std te pierwiastek ten traktowany jest
jakododatek stopowy. Wzrost wytrzymaoci spowodowany jest w tym
przypadku umocnieniem roztworu . Pozostaedomieszki traktowane s
jako zanieczyszczenia, jednak e przy ocenie waciwoci mechanicznych
tytanu, bierzesi pod uwag efekt umocnienia pochodzcy take od tych
pierwiastkw. Obecno wodoru uwaana jest zaszczeglnie niekorzystn z
powodu efektu kruchoci, jaki wywouje ten pierwiastek. Z uwagi na
trudnocidokadnego pomiaru stenia gazw, jako kryterium klasyfikacji
tytanu technicznego przyjmuje si jegowaciwoci mechaniczne.C. Proces
pasywacjiProces, w ktrym substancja aktywnie chemicznie w danym
rodowisku wytwarza na swojej powierzchni powokpasywn, utworzon z
produktw reakcji chemicznej z otoczeniem. W przypadku tytanu
samorzutnie tworzy sizwarta i jednorodna warstewka tlenkowa.Cechy
wartwy tlenowej:-nieskie przewodnicwo elektryczne-termodynamiczna
stabilno-saba tendencja do przechodzenia w stan jonowy-zapewnia
wysok odporno na korozj-grubo nie przekracza 10 mmW celu
ujednorodnienia warstewki tlenku tytanu stopy tytanu poddawane s
pasywacji elektrochemicznej. Procesten prowadzi si w roztworze
otrzymanym przez rozpuszczenie tritlenku chromu w wodzie. Ponadto
procespasywacji mona take zamiennie prowadzi w roztworach
fosforanowych kwasu ortofosforowego z dodatkiemsoli kwasw
karboksylowych lub dwukarboksylowych lub z dodatkiem
wodorofosforanu lub dwuwodorofosforanupotasu. Pasywacj prowadzi si
w specjalnie dobranej temperaturze stosujc polaryzacj anodow tytanu
lub jegostopu przy odpowiednim napiciu prdu staegoD. Zastosowanie
przedstawionych prbek
5. a)Rys 1. Gwd krtarzowyGwodzie krtarzowe krtkie znajduj
zastosowanie przy zespoleniach bliszej czci koci udowej.
Szczeglniezaleca si uycie ich przy zamaniach podkrtarzowych,
przezkrtarzowych, midzykrtarzowych. Dzikizastosowaniu dwch wkrtw
(Wkrt blokujcy, Wkrt antyrotacyjny) zaimplantowanych ktowo (kt
trzonowo rubowy) uzyskuje si anatomiczne ustawienie gwki koci
udowej w stosunku do jej trzonu.b)Rys 2. Pytka kompresyjno
blokowanaPytki kompresyjno - blokowane to system pytek i wkrtw,
ktre cz w sobie technik wkrtw blokowanych zkonwencjonalnymi
technikami leczenia zama pytkami. System ten umoliwia, uywajc
konwencjonalnychtechnik operacyjnych, uzyskanie ktowo stabilnego
unieruchomienia odamw kostnych.Jest on szczeglnie wskazany
przy:-wieloodamowych zamaniach;-braku zrostu kostnego lub
nieprawidowym zrocie kostnym;-osteopenii koci;-stabilizacji
osteotomii;-gdzie zastosowanie tradycyjnych wkrtw nie jest
wystarczajce lub nie przynosi zamierzonych efektw.c)Rys 3. Pytka
kostno- ksztatowa
6. Stosowana w zespoleniach:-nasady koci ramiennej-nasady koci
piszczelowej-pitowe-drobnych zama, a take wielofragmentowych-koci
czaszki
7. Stosowana w zespoleniach:-nasady koci ramiennej-nasady koci
piszczelowej-pitowe-drobnych zama, a take wielofragmentowych-koci
czaszki