Opracowanie metody otrzymywania nowych bezszwowych rurek z bioabsorbowalnych stopów Zn- Mg przy użyciu wyciskania hydrostatycznego

W ostatnich latach, ze względu na biodegradowalne właściwości stopów cynku z mikrododatkami Mg, Mn i Sr, pojawiły się ich nowe, potencjalne zastosowania w medycynie, do produkcji implantów tymczasowych. Magnez jest najpopularniejszym dodatkiem do stopów cynku ze względu na wysoką biozgodność, a szczególnie interesujące są stopy podeutektyczne Zn-Mg ze względu na najlepsze połączenie wytrzymałości i plastyczności. W związku z tym stopy Zn-Mg stały się preferowanym materiałem kandydackim na bioabsorbowalne stenty kardiologiczne lub implanty kostne. Główną przeszkodą w ich przyszłym zastosowaniu były niewystarczające właściwości mechaniczne. Jak wykazano w naszych poprzednich badaniach, niekonwencjonalna metoda odkształcania, taka jak wytłaczanie hydrostatyczne w temperaturze otoczenia, stała się pomocna w tym zakresie. Pozwala ona na uzyskanie właściwości mechanicznych lepszych niż metody konwencjonalne, które spełniają wymagania stawiane zastosowaniom stentów. Produkcja minirurek stanowi kolejne wyzwanie w dalszym rozwoju biodegradowalnych stentów kardiologicznych. Proponowany proces wytłaczania hydrostatycznego charakteryzuje się trójosiowymi naprężeniami ściskającymi w strefie odkształcania. Umożliwia on odkształcanie kruchych i trudnoodkształcalnych materiałów bez stosowania podwyższonej temperatury, co jest niewykonalne przy użyciu klasycznych metod przetwórstwa plastycznego, takich jak konwencjonalne wytłaczanie, walcowanie czy ciągnienie. Ponadto korzystny reżim płynięcia uzyskany dzięki zastosowaniu matryc o niskim kącie nachylenia umożliwia wytłaczanie hydrostatyczne złożonych kształtów o małych przekrojach poprzecznych, takich jak rury bezszwowe. Niniejszy projekt obejmuje wytłaczanie hydrostatyczne minirurek z dwóch wybranych stopów Zn z dodatkiem Mg <0,5% oraz porównanie ich właściwości z właściwościami rurek Zn wytwarzanych w ten sam sposób oraz z prętami o podobnym składzie. Celem projektu jest analiza wpływu odkształcenia plastycznego metodą wytłaczania hydrostatycznego na produkcję rur bezszwowych wykonanych z biokompatybilnego stopu cynkowo-magnezowego o właściwościach mechanicznych i korozyjnych umożliwiających ich potencjalne zastosowanie w stentach bioabsorbowalnych. Przedmiotem optymalizacji będą końcowe parametry odkształcenia plastycznego metodą wytłaczania hydrostatycznego na zimno, w tym geometria rury, stopień odkształcenia, geometria narzędzi (matryce i sworznie), prędkość odkształcenia oraz sposób smarowania. Oczekuje się, że zastosowanie metody wyciskania hydrostatycznego, oprócz znacznego zwiększenia właściwości mechanicznych, pozwoli na uzyskanie jednorodnej, drobnoziarnistej mikrostruktury ścianek rur. Parametry obróbki plastycznej zostaną zoptymalizowane w oparciu o badania właściwości mechanicznych oraz metody skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. W szczególności zastosowanie techniki mikroskopii orientacyjnej w TEM i SEM pozwoli na ilościową analizę mikrostruktury, a także charakteru i rozkładu drugich faz oraz granic ziaren, które mają istotny wpływ na właściwości mechaniczne i właściwości korozyjne stopów. Przeprowadzone zostaną badania korozyjne w warunkach dynamicznych w celu zbadania wpływu odkształcenia na charakter korozji wytwarzanych rur. Badania procesów wytwarzania rur bezszwowych o wysokiej wytrzymałości i ciągliwości ze stopów Zn-Mg metodą wyciskania hydrostatycznego na zimno oraz charakterystyka mechanizmów prowadzących do ich umocnienia nie zostały dotychczas podjęte i stanowią nowatorskie podejście do zagadnienia procesów technologicznych odkształcania trudnoodkształcalnych materiałów inżynierskich.