Исследование и разработка аустенитных высокопрочных коррозионностойких железо-хромистых сплавов со сверхравновесным содержанием азота для медицинских имплантатов
Диссертация
Анализ литературных данных по изучению структуры и физико-механических свойств применяемых и рекомендуемых для использования в качестве изделий медицинской техники коррозионностойких аустенитных Сг-Ni и Сг-Мп сталей показывает, что легирование азотом позволяет не только повысить характеристики прочности и стабильность аустенита по отношению к образованию феррита и мартенсита, но и предотвратить… Читать ещё >
Список литературы
- Лякишев Н.П., Банных О. А. Новые конструкционные стали со сверхравновесным содержанием азота. // Перспективные материалы. 1995, № 1, с. 7382.
- Костина М.В., Банных О. А., Блинов В. М. Хромистые коррозионностойкие стали, легированные азотом, новый класс конструкционных сталей. // Технология металлов. 2000, № 10, с. 2−12.
- Вильяме Д.Ф., Роуф Р. Имплантаты в хирургии: Пер. с англ. М.: Медицина, 1978.
- Poss P., Brick G.M., Wright R.J. Prostheses: materials, design and strategies for implant fixation // Ortop. knowledge updates 3. 1990. p. 185−200.
- Феофилов P.H. Обзор по сталям и сплавам для элементов соединения костей. // ЦИТО АМН России, НПО «Мединструмент». М. Казань, 1981.
- Титан: совместное издание программы ООН по окружающей среде: Пер. с англ. М.: Медицина, 1986.
- Sciemann S.G., Perren S.M. Titanium alloys as metallic biomaterials // Proc. 5th World conf. on titanium. 1984. v.2. p. 1327−1334.
- Ильин A.A., Скворцова С. В., Мамонов А. В., Карпов В. Н. Применение материалов на основе титана для изготовления медицинской техники. // Металлы, 2002, № 3, с. 97−104.
- Okazaki Y., Sshimura Е. Corrosion resistance, mechanical properties, corrosion fatigue strength and biocompatibility of new Ti alloys without V for medical implants // Proc. 9th World conf. on titanium. St. Peterburg, 1999. p. 1135−1150.
- Semlitsh M., Staub F., Weber H. Titanium-aluminum-niobium alloy, development for biocompatibility, high strength surgical implants // Sonderdrack aus biomedizische technik. 1985, № 30 (12), p. 334−339.
- Niinomi M., Kobayashi T. Fatigue characteristics of Ti-5AI-2,5Fe for ortopedic surgery in simulated body environment // Proc. 8th World conf. on titanium. Bermingham, 1995, p. 1768−1775.
- Ключевский В.В., Суханов Г. А. и др. Остеосинтез стержнями прямоугольного сечения. Ярославль, 1993, с. 24−34.
- Gotman I. Characteristics of metals used in implants // J. Endourology. 1997, v. 11, № 6, p. 383−388.
- Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. M.: Металлургия, 1967.
- Каплан А.В., Махсон Н. В., Мельникова A.M. Гнойная травматология костей и суставов. М.: Медицина, 1985.
- Uggowitzer P.J., Magdowski R., Speidel M. Nickel free high nitrogen austenitic steels // ISIJ. Intern. 1996, v.36, № 7, p. 901−908.
- Veerabadran K.M., Kamachi U., Nair K.G.M., Subbaiyan M. Improvements in localized corrosion resistance of nitrogen ion implanted type 316L stainless steel orthopedic implant devices // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 561−568.
- Корхов B.B. Хирургическое лечение ложных суставов. Л. 1966.
- Tschiptschin А.Р., Aidar С.Н., Netro F.B., Alonso-Falleiros N. Nitrogen bearing austenitic stainless steels for surgical implants // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 569−576.
- Рашев Ц.В. Высокоазотистые стали, выплавляемые под давлением. София. 1995.
- Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справ, под ред. Банных О. А., Будберг П. Б., Алисова С. П. и др. М.: Металлургия, 1986.
- Гудремон Э. Специальные стали. М.: Металлургия, 1966.
- Аверин В.В., Ревякин А. В., Федорченко В. И., Козина Л. И. Азот в металлах. М.: Металлургия, 1976.
- Feichtinger Н. Alternative Routes to the production of high-nitrogen steels // HNS 90, Aachen (Germany), October 1990, Dusseldorf, 1990, p.298−302.
- Pehle R.D., Elliott J.F. Solubility of nitrogen in liquid iron alloys. I. Thermodynamics. // Trans. AIME, 1960, v. 218, p. 1088.
- Simmons J.W. Overview: high-nitrogen alloying of stainless steels // Materials Science and Engineering. Ser. A., 1996, v. 207, p. 159−169.
- Sieverts A.Z. Die Absorption von stickstoff durch eisen // Zeitschr. Phys. Chem., 1931, Bd. A155, s. 299.
- Satir-Kolorz A.H., Feichtinger H. On the solubility of nitrogen in liquid iron and steel alloys using elevated pressure // Zeitschrift fur Metallkunde, 1991. Bd. 82, s. 689−697.
- Feichtinger H., Stein G. Melting of nitrogen steels // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 261−270.
- Menzel J., Stein G., Dahlmann P. Manufacture of N-alloyed steels in a 20t PESR furnace II HNS 90, Aachen (Germany), October 1990, Dusseldorf, 1990, p.365−371.
- Torkhov G.F., Latash Y.V. Fessler R.R. Development of melting and ther-momechanical-processing parameters for a high-nitrogen stainless steel prepared by plasma-arc remelting //Journal of Metals, 1978, v. 30, p. 20−27.
- Holzgruber W. Process technology for high nitrogen steels // HNS 88, Lille (France), May 1988, London, 1989, p. 39−48.
- Liimatainen J. Powder metallurgical^ produced high nitrogen steels // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 629−634.
- Gavriljuk V.G. Nitrogen in Iron and Steel // ISIJ International, № 7, v. 36, p. 738 745.
- Григорович В.К. Электронное строение и термодинамика сплавов железа. М.: Наука, 1970.
- Gavriljuk V.G. Atomic scale mechanisms of strengthening of nitrogen steels // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 3−12.
- Бугаев B.M., Гаврилюк В. Г., Гладун О. В., Ефименко С. П., Надутов В. М., Татаренко В. А. Распределение атомов углерода и азота в аустените. // Высокоазотистые стали. Труды 1ой Всесоюзной конф. Киев, 1990, с. 147 158.
- Блинов В.М. Развитие принципов легирования и создание диссперсион-нотвердеющих сталей для высоконагруженных магнитных изделий: Докторская диссертация, М., 1990.
- Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах. М.: Металлургия, 1972.
- Пикеринг Ф.Б. Физическое металловедение и разработка сталей. М.: металлургия, 1982.
- Kroneis W.M. Nichtmagnetisierbare stahle fur hohe mechanische beanspruchungen // Stahl und Eisen, 1961, Bd. 81, s. 431−445.
- Геращенко И.П., Никитина Н. В., Карманчук И. В. Влияние азота на механизм упрочнения аустенитной нержавеющей стали. // Изв. ВУЗов, Физика, 1999, № 7, с. 47−52.
- Werner Е. Solid solution and grain size hardening of nitrogen-alloyed austenitic steels // Materials Science and Engineering. Ser. A., 1988, v. 101, p. 93−98.
- Norstroin L.A. The influence of nitrogen and grain size on yield strength in type AISI 316L austenitic stainless steel // Metal Science, 1977, № 6, p. 208−212.
- Uggowitzer P.J., Harzenmozer M.A. Strengthening of austenitic stainless steels by nitrogen // HNS 88, Lille (France), May 1988, London, 1989, p. 174 179.
- Byrnes M.L.G., Grujicic M., Owen W.S. Nitrogen strengthening of A stable austenitic stainless steel //Acta Metallurgica, 1987, v. 35, № 7, p. 1853−1862.
- Pecker D., Bernstein I.M. Handbook of stainless steels // New York: McGraw, 1977, p. 21−25.
- Reed R.P., Simon N.J. Low temperature strengthening of austenitic stainless steels with nitrogen and carbon // Advances in Criogenic Engineering, 1984, v.30, p. 127−136.
- Nova R.J., Hanninen H.E., Ullakko K.M. Mechanical properties of austenitic high-nitrogen Cr-Ni and Cr-Mn steels at low temperatures // Iron and Steels Institutes of Japan International, 1996, v. 36, № 7 p. 738−745.
- Гаврилюк В.Г., Смук С. Ю., Ягодзинский Ю. Н. Механизм низкотемпературного упрочнения хромникельмарганцевых азотосодержащих сталей. // Труды 1ой Всесоюзной конф. Киев, 1990, с. 98−105.
- Simmons J.W. High-nitrogen alloying of stainless steels // Microstructural science, 1994, v. 21, p. 33−39.
- Harzenmozer M.A., Reed R.P., Uggowitzer P.J. The influence of nickel and nitrogen on the mechanical properties of high-nitrogen austenitic steels at crio-genic temperatures // HNS 90, Aachen (Germany), October 1990, Dusseldorf, 1990, p.197−203.
- Банов P.M., Златева Г. З. Влияние азота на концентрацию дефектов упаковки в Cr-Мп аустените. // Изв. АН СССР, Металлы, 1977, № 2, 172−176.
- Волосевич П.Ю., Гриднев В. Н. Петров Ю.Н. Влияние углерода на энергию дефекта упаковки аустенита в марганцевых сталях. // ФММ, 1975, 40, вып. 3, с. 554−559.
- Гаврилюк В.Г., Дузь В. А., Ефименко С. П., Квасневский О. Г. Взаимодействие атомов углерода и азота с дефектами кристаллического строения аустенита. //ФММ, 1987, № 64, № 6, с. 1132−1135.
- Gavriljuk V.G., Duz V.A., Yefimenko S.P. Dislocations in austenite and mechanical properties of high nitrogen steel // HNS 88, Lille (France), May1988, London, 1989, p. 447−451.
- Matsuo Т., Marioka N., Kaise S. Effect of nitrogen on creep deformation of 25Cr-28ni austenitic steels solid solution strengthening due to nitrogen // HNS 88, Lille (France), May 1988, London, 1989, p. 213−217.
- Nakazava Т., Abo H., Tanino N. Effect of nitrogen and carbon on creep properties of type 316 stainless steels // HNS 88, Lille (France), May 1988, London, 1989, p. 218−224.
- Taillard R, Foct J. Mechanisms of the action of nitrogen interstitials upon low cycle fatigue behaviour of 316 stainless steels // HNS 88, Lille (France), May 1988, London, 1989, p. 387−391.
- Sun H., Diener M., Uggowitzer P.J., Speidel M.O. Low cycle fatigue behaviour of high nitrogen steels // HNS 90, Aachen (Germany), October 1990, Dusseldorf, 1990, p.220−223.
- Okamoto M., Naito T. The phase diagram of the Fe-Cr-N system // Tetsu-to-Hagane, 1963, v. 49, p.1915−1921.
- Imai Y., Matsumoto Т., Maeda K. Structural diagrams of ternary Fe-Cr-N system//J. Japan Inst, of Metals, 1965, № 29, p. 866−871.
- Hertzman S., Magnus J. A termodynamic analysis of the Fe-Cr-N system // Metall. Trans., 1987, v. 18A, № 10, p.1745−1752.
- Imai Y., Matsumoto Т., Maeda K. Microstructures and nitrides in ternary Fe-Cr-N system // J. Japan Inst, of Metals, 1965, № 29, p. 860−866.
- Machado I.F., Padiho A.F. Precipitation behaviour of 25%Cr-5,5%Ni austenitic stainless steel containing 0,87% nitrogen // Steel research, 1996, v. 67, p. 285 290.
- Ustinovshikov Yu., Ruts A., Bannykh O., Blinov V. Non-stable structure of high-chromium and high-nitrogen iron-based alloy // Journal of materials science, 1994, v. 29, p. 5449−5454.
- Bannykh O.A., Blinov V.M. On the effect of discontinuous on the structure and properties of high-nitrogen steels and methods for suppression thereof // Steel research, 1991, v. 62, p. 38−45.
- Simmons J. W., Covino B.S., Hawk J. Effect of nitride (Cr2N) precipitation on the mehanical, corrosion and wear properties nof austenitic stainless steel // Iron and Steels Institutes of Japan International, 1996, v. 36, № 7 p. 846−854.
- Simmons J. W. Microstructural development in high-nitrogen stainless steels // PhD. Dissertation, Oregon Graduate Institute of science and technology, Beaverton: OR., 1993, p. 372.
- Werner E., Uggowitzer P.J., Speidel M.O. Mechanical properties and aging behavior of nitrogen alloyed austenitic steels // On the mechanical behavior of materials: Fifth International Conference. Beijing, 1987, v. 1, p. 419−425.
- Simmons J. W., Rawers J.C., Atteridge D.G. Low-ductility room temperature impact fracture of high-nitrogen austenitic stainless steels induced by transgranular and grain boundary nitrides // Microstructural Science, 1993, v. 20, p. 311−320.
- Приданцев M.B., Талов Н. П., Левин Ф. Л. Высокопрочные аустенитные стали. М.: Металлургия, 1969.
- Торхов Г. Ф., Слышанкова В. А., Ульянин Е. А., Шеревера А. В. Структура и свойства высокоазотистых коррозионно-стойких аустенитных сталей. // МиТОМ, 1978, № 11, с. 8−11.
- Hsiao C.M., Dulis E.J. Precipitation reaction in austenitic Cr-Mn-C-N stainless steels 11 Trans. ASM, 1957, № 49, p. 655.
- Физическое металловедение. Под ред. Р. Кана, М.: Мир, в. 2, 1968.
- Mukherjee J.К., Nijhawan B.R. Some precipitation reaction in chromium-manganese-nitrogen stainless steels on aging and cold working // Jornal of the Iron and Steels Institutes, 1967, v. 205, p. 62−69.
- Банных O.A., Блинов B.M., Пойменов И. Л. Влияние термической обработки на структуру и механические свойства немагнитных высокоазотистых сталей, полученных с использованием литья с противодавлением // Известия АН СССР, Металлы, 1982, № 4, с. 80−85.
- Зуев Л.Б., Дубовик Н. А. Исследование влияния холодной прокатки на структуру и свойста высокоазотистых сталей. // Высокоазотистые стали. Труды 1ой Всесоюзной конф. Киев, 1990, с. 329−332.
- Weiss В., Suckler R. Phase instabilities during high temperature exposure of 316 austenitic stainless steels // Metall. Trans., 1972, v. 3, p. 851−866.
- Wiegang H., Doruk M., Einflub von kohlenstoff und molybdan auf die ausscheidungs vorgange, besonders auf die bildung intermetallischer phasen in austenischen chrom-nickel-stahlen // Archiv fur das Eisenhiittenwesen, 1962, bd. 33, s. 559−566.
- Stein G., Menzel J., Wagner M. N-alloyed steels for retaining rings and other applications // HNS 90, Aachen (Germany), October 1990, Dusseldorf, 1990, p.399−404.
- Soussan A., Degallaix S., Magnin T. Work-hardening behaviour of nitrogen-alloyed austenitic stainless steels // Materials Science and Engineering. Ser. A., 1988, v. 142, p. 169−176.
- Томашов Н.Д., Чернова Г. П. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы. М.: Металлургия, 1986.
- Menzel J., Kircner W., Stein G. High nitrogen containing Ni-free austenitic steels for medical application // Iron and Steels Institutes of Japan International, 1996, v. 36, № 7 p. 893−900.
- Jargelius-Petterson R.F.A. Sensitization behaviour and corrosion resistance of austenitic stainless steels alloyed with nitrogen and manganese // Iron and Steels Institutes of Japan International, 1996, v. 36, № 7 p. 818−824.
- Renner M., Heubner U., Rockel M. Tempereture as pitting and crevice corrosion criterion in the FeCI3 test // Werkstoffe iind Korrosion, 1986, bd. 37, s. 183−190.
- Werner H., Voigt C., Reidel G. Korrosionseigenschaften des stshles X2CrNiMoN22.5 // Korrosion (Dresden), 1990, Bd. 21, s. 71−87.
- Grabke H.J. Role of nitrogen in the corrosion of iron and steels // Iron and Steel Institute of Japan International, 1996, v. 36, № 7, p. 777−786.
- Newman R.C., Sharabi T. The effect of alloyed or dissolved nitrate ions on the anodic behaviour of austenitic stainless steel in hydrochloric acid // Corrosion Science, 1987, v. 27, p. 827−838.
- Jargelius R. The influence of nitrogen alloing on the corosion resistance of 20Cr-25Ni- and 20Cr-25ni-4,5Mo stainless steels // Report of Swedish Institute for Metal Research, 1986, IM2179, p. 124−132.
- Чернова Г. П., Чигиринская Л. А., Томашов Н. Д. Исследование влияния азота, палладия, молибдена на коррозионное и электрохимическое поведение хромоникелевых сталей в разбавленной соляной кислоте. // Защита металлов, 1980, № 1, с. 3−8.
- Чигиринская Л.А., Чернова Г. П., Томашов Н. Д. Коррозионное поведение хромо-никель-молибденовой стали с азотом. // Защита металлов, 1984, № 3, с. 404−407.
- Hanninen Н. Corrosion properties of HNS // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 479−488.
- Новые материалы и защита от коррозии: Науч. тр. // Химическое машиностроение. М.: НИИХИММАШ, 1982.
- Шапиро М. Б. Барсукова И.М. // Защита металлов, 1978, № 2, с. 250.
- Briant C.L., Mulford R.A., Hall E.L. Sensitization of austenitic stainless steels, I. Controlled purity alloys // Corrosion, 1982, v. 38, № 9, p. 468−470.
- Mulford R.A., Hall E.L., Briant C.L. Sensitization of austenitic stainless steels, II. Commercial purity alloys//Corrosion, 1983, v. 39, № 4, p. 132−143.
- Pedrazzoli R.M., Speidel M.O. Stress corrosion cracring of nitrogen containing steels // HNS 90, Aachen (Germany), October 1990, Dusseldorf, 1990, p.208−213.
- Leinonen H., Hanninen H. Stress corrosion cracring susceptibility of nitrogen alloyed stainless steels in 50% CaCI2 solution // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 545−552.
- France W.D. Greene N.D. Interpretation of passive current maxima during polarization of stainless steel // Corrosion, 1968, v. 24, p. 403−406.
- Мао X., Zhao W. Electrochemical polarization method to detect temper embrit-tlement of 321 stainless steel // Corrosion, 1993, v. 49, p. 335−342.
- Банных O.A. Влияние структурного состояния сталей на жаростойкость. Сб. Жаропрочные и жаростойкие металлические материалы. М.: Наука, 1987, стр. 5−14.
- Нижельский П. Е. Паньшин И.Ф. Влияние кремния на окалиностойкость и структурное состояние Cr-Мп сталей. // Изв. ВУЗов, Чер металлы, 1967, № 6, с. 117−120.
- Нижельский П.Е. О роли подокалинного слоя в процессе высокотемпературного окисления хромомарганцевой стали. // Изв. АН СССР, Металлы, 1980, № 3, 217−221.
- Блинов В.М., Банных О. А., Пойменов И. Л. Окалиностойкость хромомар-ганцевых сталей. Сб. Жаропрочные и жаростойкие стали и сплавы на никелевой основе. М.: Наука, 1984, стр. 102−106.
- Masuyama F., Hiromatsu K., Hasegawa Y. High temperature oxidation behavior of high nitrogen ferritic steels // Iron and Steels Institutes of Japan International, vol. 36, 1996, № 7, p. 825−833.
- Hosoi Y., Moteki S., Shimoide Y., Sasaki Y., Miyahara K. Effect of nitrogen, carbon and tungsten on high-temperature oxidation of 12%Cr-15%Mn austenitic steel // Iron and Steels Institutes of Japan International, vol. 36, 1996, № 7, p. 834−839.
- Блинов B.M., Банных O.A., Пойменов И. Л. и др. Износостойкость высокоазотистых немагнитных хромомарганцевых сталей. // Металлы, 1982, № 6, с. 38−43.
- Tervo J. Wear properties of HNS // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 743−750.
- Berns H., Siebert S. High nitrogen austenitic cases in stainless steels // Iron and Steels Institutes of Japan International, vol. 36, 1996, № 7, p. 927−931.
- Салтыков C.A. Стереометрическая металлография. M.: Металлургия, 1976.
- Беккерт М. Клемм X. Способы металлографического травления. Справ, под ред. Фридляндера И. Н. и др., пер. с немец, под ред. Туркиной Н. И., М.: Металлургия, 1988, с. 121.
- Левин Е.Е. Микроскопическое исследование металлов. М.: Машгиз, 1955, с. 88.
- Немировский Ю.Р., Немировский М. Р. Матрицы ориентационных соотношений при фазовых превращений и двойниковании. // Заводская лаборатория, 1975, т. 41, № 11, с. 1347−1353.
- Немировский Ю.Р., Немировский М. Р. Определение ориентационных соотношений при мартенситных гцк-оцк превращениях в сплавах железа, не содержащих остаточного аустенита. // ФММ, 1975, т. 39, вып. 4, с. 782 786.
- Немировский Ю.Р., Хадыев М. С., Блинов В. М. Ориентационные соотношения кристаллических решеток при образовании нитрида Cr2N в аусте-ните и феррите высокохромистых сталей. // ФММ, 1995, т. 79, вып. 2, с. 174−176.
- Игнатов Д.В. Электроннографический метод исследования процессов окисления металлов. // М., АН СССР, ИМЕТ, 1959.
- Испытание материалов: Справ, под ред. X. Блюменауэра: пер. с нем. под ред. M. J1. Бернштейна. М.: Металлургия, 1979.
- Карпман М.Г., Фетисов Г. П. Связь эксплуатационных свойств покрытий со способом их нанесения. // Технология металлов, 1999, № 4, с. 27−28.
- Глазов В.М., Вигдорович В. Н. Микротвердость металлов и полупроводников. М.: Металлургия, 1969.
- Мирошниченко И.С., Петров А. К., Головко В. А., Брехаря Г. П., Новиков В. И. Определение скорости охлаждения сплава по величине дендритного параметра. // Заводская лаборатория, 1972, № 12, с. 1479−1481.
- Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состояния. М.: Металлургия, 1982.
- Nakamura N., Tsuchiyama Т., Takaki S. Effect of structural factors on the mechanical properties of high nitrogen austenitic steels // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318−320, p. 209−214.
- Gavriljuk V.G., Berns H. Precipitates in tempered stainless martensitic steels alloyed with nitrogen, carbon and both. // Mater. Sci. Forum Vols. 1999, v. 318 320, p. 71−80.
- Капуткина Л.М., Прокошкин В. Г., Крысина Н. Н. Структура и мартенситные превращения при деформации углерод- и азотсодержащих сплавов железа. //2001, Металлы, № 6, с. 80−84.
- Справочник «Материалы в машиностроении». М.: Машиностроение, 1968, т. З, Специальные стали и сплавы.
- Хауффе К. Реакции в твердых телах и на поверхности. // М.: «И.Л.», т.2, 1963.
- Банных О.А., Блинов В. М., Костина М. В., Дымов А.В и др. Патент РФ на изобретение № 2 158 319, 7с22с38/18 от 25.04.2000. Высокопрочная корро-зионно- и износостойкая аустенитная сталь.
- Банных О.А., Блинов В. М., Карпман М. Г., Костина М. В., Дымов А.В и др. Свидетельство на полезную модель № 20 450 от 25.04.2001. Металлический имплантат различного назначения для травматологии и ортопедии.