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Forscher aus Russland und Deutschland optimieren Legierung mit Formgedächtnis

© SNA / Pawel LwowGießen (Symbolbild)
Gießen (Symbolbild) - SNA, 1920, 21.01.2021
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Wissenschaftlern der Nationalen Universität für Forschung und Technologie MISiS ist es in Kooperation mit russischen und ausländischen Kollegen gelungen, die Technologie für den Erhalt medizinischer Legierungen mit Formgedächtnis zu verbessern.
Den Forschern zufolge sollen mit der neuen Methode die Zuverlässigkeit der existierenden Chirurgiegeräte erhöht und neue Geräte entwickelt werden. Die Ergebnisse der Studie sind in der Zeitschrift "JOM" veröffentlicht.
Legierungen mit Formgedächtnis sind Materialien, die ihre Form nach Deformationen wiederherstellen können. Am meisten verbreitet sind intermetallische Legierungen auf Ti-Ni-Grundlage, die in Implantaten und „smarten“ medizinischen Geräten mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen wie selbstextrahierende Chirurgie-Klemmen bzw. Gefäßstützen angewendet werden, wie die MISiS-Wissenschaftler erklären.
Die maximalen Kennzahlen einer reversiblen Deformation bei einer Ti-Ni-Legierung können durch die Bildung der ultra-feinkörnigen Struktur via thermo-mechanische Bearbeitung bei einer Temperatur nicht höher als 600 Grad Celsius erreicht werden. Doch moderne Technologien bei der Produktion von Nickel-Titan sehen die Schmelzung und Bearbeitung bei Temperaturen von 800 bis 900 Grad Celsius vor, was den Erhalt von Mustern von Legierungen mit Formgedächtnis mit ultra-feinkörniger Struktur nicht ermöglicht. 
Die MISiS-Experten wollen erstmals die Parameter der thermomechanischen Bearbeitung von Nickel-Titan entdeckt haben, die den Erhalt von Erzeugnissen aus  Legierungen mit Formgedächtnis nicht nur mit der notwendigen Nanostruktur, sondern auch mit erhöhten funktionellen Merkmalen ermöglichen werden.
„Wir zeigten auf, dass die Temperatur der Deformation von 300 Grad Celsius die Grenztemperatur für den Übergang von einem Niedrig-Temperaturen-Typ der Diagramme der Deformation zu einem Hoch-Temperaturen-Typ ist. Die relevantesten Merkmale der Wiederherstellung der Form mit einer dynamisch polygonisierten Struktur werden nach der Deformation von 300 bis 600 Grad zum Tragen gebracht. Diese Spanne für die Bearbeitung ist am aussichtsreichsten für die Bildung einer ultra-feinkörnigen Struktur und die Erhöhung der funktionellen Merkmale der Ti-Ni-Legierung“, sagte der wissenschaftliche Mitarbeiter des Labors „Ultrafeinkörnige Metall-Stoffe“ der MISiS, Viktor Komarow.
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Die Nutzung von Nickel-Titan, das nach einer neuen Technologie nanostrukturiert ist, soll den Metalleinsatz deutlich senken und die Zuverlässigkeit der Geräte auf Grundlage der Wirkung des Formgedächtnisses erhöhen.
Während der Studie erhielten MISiS-Forscher erstmals Diagramme der Deformation und erforschten die Bildung der Struktur der Legierungen mit Formgedächtnis bei Temperaturen unter 600 Grad, die für die Bildung der Nanostrukturen am aussichtsreichsten sind. Laut den Wissenschaftlern ermöglichte die Analyse der erhaltenen Daten, die Temperaturen-Spannen der dynamischen Prozesse bei der Rückkehr, Polygonisierung und Rekristallisation der Legierungen mit Formgedächtnis zu bestimmen.
An der Studie nahmen die Mitarbeiter des Baikow-Instituts für Metallurgie und Materialwissenschaft und der TU Bergakademie Freiberg (TUBAF, Deutschland) teil. Die Forschergruppe wird weiterhin an der Entwicklung der Empfehlungen zur thermomechanischen Bearbeitung der Legierungen mit Formgedächtnis Ti-Ni unter industriellen Bedingungen arbeiten. Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass die Ti-Ni-Legierung mit einer ultra-feinkörnigen Struktur und verbesserten funktionellen Merkmalen die Schaffung einer neuen Generation medizinischer Geräte auf Grundlage des Effekts des Formgedächtnisses ermöglichen wird.
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