авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Синтез литейных никелевых стоматологических сплавов

-- [ Страница 2 ] --

Таблица Химический состав разработанного литейного никелевого стоматологического сплава «Нейростом» (никель основа), % Легирующие элементы Примеси Элемент Cr Mo W C Ta Si Mn B Ce Nb Fe Al Cu Ca S P Концентрация 25,39 4,09 1,486 0,113 0,704 0,144 1,127 0,020 0,473 0,054 0,050 0,049 0,01 0,0050 0,0050 0, Таблица Химический состав серийного литейного никелевого стоматологического сплава «Медар-сервис» (никель основа), % Легирующие элементы Примеси Элемент Cr Mo Nb C Mn Si Fe B Ce W Ta Al Cu Ca S P Концентрация 24,48 9,30 1,255 0,017 0,526 1,248 0,245 0,012 0,017 0,077 0,058 0,050 0,02 0,0050 0,0085 0, Результаты исследования механических свойств сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» показали, что разработанный сплав имеет более высокие прочностные характеристики, чем серийный сплав, с относительно малым понижением пластичности (см. рисунок 4). Повышение прочностных свойств разработанного сплава «Нейростом» обосновывается тем, что в сплаве содержится вольфрам, который входит в состав -твердого раствора и ’-фазы разработанного сплава и повышает его прочностные характеристики.

Рисунок 5 – Коэффициент термического Рисунок 4 - Результаты механических расширения в диапазоне температур испытаний образцов сплавов 20-600°С для сплавов «Нейростом» и «Нейростом» и «Медар-сервис» «Медар-сервис» и керамической массы Duceram® PLUS Кроме того, в состав разработанного сплава входит тантал, который является ’-образующим элементом и стабилизирует выделение упрочняющей ’-фазы в сплаве, что также повышает его прочностные свойства и твердость по сравнению с серийным сплавом «Медар-сервис».

Испытания на КТР проводились по ГОСТ 14080-78 с применением дилатометра марки Linseis L76 в интервале температур от 20°С до 600°С. Разброс свойств по КТР для сплава «Нейростом» составляет 13,21…13,40·10-6К-1, против соответственно 13,51…13,60·10-6К-1 для сплава «Медар-сервис».

Анализ результатов испытаний образцов сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» на КТР в интервале температур 20-600°С (см. рисунок 5) показал, что разработанный сплав обладает несколько меньшим КТР, что обеспечивается снижением концентрации Mo.

Испытания на коррозионную стойкость проводились по ГОСТ Р 51767- (Приложение А) с помощью фотоколориметра Hanna C-200. Разброс свойств PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com для сплава «Нейростом» по потере массы никеля составляет 1,26…1,28 мг/см2, по потере массы хрома – 0,13…0,16 мг/см2, по потере массы молибдена – 0,09…0,12 мг/см2 и по суммарной потере массы – 1,48…1,57 мг/см2, против 2,36…2,76 мг/см2, свойств для сплава соответственно «Медар-сервис»

2 2 0,16…0,23 мг/см, 0,12…0,16 мг/см и 2,64…3,15 мг/см.

Потеря массы сплава «Нейростом» ниже в 2 раза, чем сплава «Медар-сервис», что свидетельствует о высокой коррозионной стойкости разработанного сплава. Повышение коррозионной стойкости сплава «Нейростом»

достигается путем повышения концентрации хрома, а также марганца и церия, которые, помимо устранения вредного влияния серы, повышают адгезию защитных окисных пленок.

Помимо, хрома, марганца и церия, повышение коррозионной стойкости разработанного сплава обосновывается тем, что сплав «Нейростом» в отличии от серийного сплава содержит бор, который снижает термодинамическую активность углерода и улучшают морфологию карбидов, снижающие стабильность -твердого раствора и инициирующие образование карбидов типа Me23C6 на границах зерен.

В отличие от «Медар-сервис», «Нейростом» имеет более высокую концентрацию церия, что способствует наиболее эффективному устранению вредного влияния S, что повышает биологическую совместимость с организмом человека.

Определение критических температур сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» проводили по кривым охлаждения расплавленного металла в тигле плавильной печи. Результаты измерений приведены в таблице 4. Видно, что сплаву «Нейростом» соответствуют более низкие значения температур ликвидус и солидус, а также меньшая ширина интервала кристаллизации, чем у сплава «Медар-сервис».

Таблица Параметры кристаллизации сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис»

Критические температуры, С Интервал Сплав кристаллизации, С TS TL «Нейростом» 1358 1321 «Медар-сервис» 1351 1303 Сужение интервала кристаллизации разработанного сплава «Нейростом»

происходит в основном за счет повышения температуры солидус. Это вызвано тем, что вольфрам в сплаве повышает термическую стабильность -твердого раствора, а также влиянием ’-фазы Ni3Ta, которая имеет высокую температуру кристаллизации в сплаве «Нейростом». Относительное малое повышение температуры ликвидус в этой системе объясняется тем, что в твердых растворах основное выделение теплоты кристаллизации происходит ближе к температуре ликвидус, что увеличивает время стояния ликвидуса.

Известно, что сужение интервала кристаллизации приводит к уменьшению разветвленности дендритов, понижает температуру нулевой жидкотекучести и улучшает жидкотекучесть. Поэтому затвердевание узкоинтервальных сплавов происходит за счет равномерного перемещения фронта раздела твердой и жидкой фазы, в отличие от широкоинтервальных сплавов, затвердевание которых происходит за счет увеличения зоны твердожидкого состояния.

Литейные свойства сплавов исследовали на двух пробах: комплексной пробе Купцова-Нехензи (см. рисунок 6) - для испытания нового сплава в производственных условиях, и специализированной пробе по ГОСТ Р 51767-2001 (см. рисунок 7) - для испытания нового сплава в условиях PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com изготовления единичной стоматологической отливки.

Рисунок 6 - Комплексная проба Рисунок 7 – Специализированная Купцова-Нехензи проба по ГОСТ Р 51767- Сравнительное исследование литейных свойств сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» проводили на оболочковых формах-пробах, аналогичных по конфигурации малой комплексной пробе для испытания цветных металлов.

Проба позволяет одновременно определить жидкотекучесть, степень поражения трещинами, объем усадочных пороков. Оболочковые формы пробы изготовляли по выплавляемым моделям по методике изложенной в главе 2.

После остывания каналы пробы вскрывали и определяли жидкотекучесть, степень поражения трещинами, объемы усадочных пороков.

Условно-истинную жидкотекучесть сплавов определяли по длине заполнения U-образного канала по шкале, нанесенной на стенках полуформ, по плоскости разъема. Объем данного канала составляет только 15% от объема конусной части пробы, поэтому сохраняется постоянство металлостатического напора при заполнении пробы при условии полного прекращения заливки.

Результаты определения жидкотекучести приведены в таблице 5.

В комплексной пробе имелось 4 участка различной длины, где наблюдалось торможение усадки залитого сплава, дающие возможность судить о склонности сплава к образованию трещин. Проведенные исследования показывают, что все сплавы имеют на пробе трещины. Ширину трещин замеряли штангенциркулем по осевой линии канала между соответствующими точками бывшего соединения.

Результаты измерения суммарной ширины трещин на всех участках торможения малой комплексной формы приведены в таблице 5.

Определение усадочных пороков производили на конусном образце сплава, получаемом в воронке пробы. Результаты исследования усадочных пороков приведены в таблице 5.

Линейную усадку сплавов определяли по усадке центрального прутка диаметром 15 мм в вертикальном канале формы. Верхняя часть этого прутка в месте ответвления U-образного канала получается жестко закрепленной, а нижняя может при усадке свободно перемещаться вверх. Внизу, между свободным концом прутка и кромкой канала, образуется усадочный зазор l, величина которого позволяет определить линейную усадку исследуемых сплавов.

Измерение усадочного зазора производили штангенциркулем с точностью до 0,05 мм. Результаты исследования линейной усадки приведены в таблице 5.

Сравнительное исследование жидкотекучести также проводили на специализированной пробе согласно ГОСТ Р 51767-2001. Количественной мерой жидкотекучести по ГОСТ Р 51767-2001 служит высота кольца пробы PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com с трапециевидным сечением – параметр h. Данный показатель измерялся посредством оптической измерительной системы ATOS II XL, с помощью программного комплекса Geomagic Qualify. Таким образом, наибольшей жидкотекучестью обладали те сплавы, которые наиболее точно воспроизводили параметр h. Результаты исследования на жидкотекучесть приведены в таблице 5.

Таблица Литейные свойства образцов сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис»

на жидкотекучесть по комплексной пробе Нейростом Медар-сервис Жидкотекучесть по комплексной пробе, мм 376 Жидкотекучесть по пециализированной пробе, мм 1,95 1, Сумма длин трещин, мм 2,66 3, Склонность к образованию усадочных пороков:

- концентрированная усадочная раковина, % 1,54 1, - объем усадочных пор, % 2,79 2, Линейная усадка, % 2,13 2, Результаты испытания показали, что литейные свойства разработанного сплава «Нейростом» находятся на уровне свойств серийного сплава «Медар-сервис».

Однако некоторое повышение показателей жидкотекучести разработанного сплава «Нейростом» по сравнению с серийным достигается путем введения в сплав тантала.

Введение в разработанный сплав церия и снижение концентрации кремния, позволяет несколько снизить показатель литейной усадки.

Согласно таблице сплав обладает большей 5 «Нейростом»

трещиноустойчивостью, чем сплав «Медар-сервис». Это можно объяснить тем, что сплав «Нейростом» имеет достаточную пластичность при высоких прочностных показателях (см. таблицу 4) и меньшую величину литейной усадки (см. таблицу 5), чем сплав «Медар-сервис».

Некоторое понижение склонности к образованию усадочных пороков сплава «Нейростом» (см. таблицу 5) можно объяснить уменьшением разветвленности дендритов (см. рисунок 8) за счет сужения интервала кристаллизации, что способствует улучшению питания микрообъемов отливок и уменьшает склонность к усадочной пористости.

а) б) (100) Рисунок 8 – Микроструктура сплавов «Нейростом» (а) и «Медар-сервис»(б) Для исследования структуры сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» были изготовлены микрошлифы, выполненные в поперечном сечении образцов.

Исследование микроструктуры показали, что сплав «Нейростом» имеет PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com более равномерную и упорядоченную структуру по сравнению с серийным сплавом «Медар-сервис». В структуре разработанного сплава отсутствуют заметные выделения карбидных фаз, способных стать концентраторами напряжений (см. рисунок 5), что делает сплав «Нейростом» более пластичным и менее склонным к преждевременному разрушению.

В микроструктуре сплава «Нейростом» крупных избыточных фаз не наблюдается, а сплав «Медар-сервис» имеет ярко выраженное дендритное строение с типичным для такой структуры неоднородным распределением ЛЭ.

Исследования микроструктуры показали, что при одинаковых параметрах технологического процесса литья сплав «Нейростом» имеет более совершенное дендритное строение, чем серийный сплав «Медар-сервис», что способствует повышению пластичности и снижению склонности к преждевременному разрушению. Это можно объяснить введением в сплав «Нейростом» элементов повышающих стабильность -твердого раствора и устраняющих вредное влияние примесей, а также меньшей шириной интервала кристаллизации.

Сплав при плавке как в промышленных, «Нейростом», так и в стоматологических печах, показал себя технологичнее серийного «Медар-сервис». С футеровкой и формой из электрокорунда и из стоматологической паковочной массы взаимодействия сплава «Нейростом» не наблюдается.

Исходя из данных по температуре плавления сплава «Нейростом» его рекомендуемая температура заливки должна составлять 1410…1440°С.

Наблюдения показали, при данной температуре разработанный сплав оптимально заполняет все полости формы.

На основании результатов исследования можно рекомендовать СС «Нейростом» к серийному производству для изготовления неснимаемых зубных протезов.

В приложениях приведены:

1. БД «База данных по литейным никелевым сплавам, применяемым в ортопедической стоматологии».

2. Рисунки из главы 3.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Разработана новая методика автоматизированного синтеза литейных никелевых СС, основанная на априорной информации о составах и свойствах известных СС, которая позволяет в 4…5 раз сократить сроки создания новых многокомпонентных СС, в 40…50 раз снизить трудозатраты, в 10…20 раз сэкономить расход дорогостоящих материалов.

2. Разработана математическая модель влияния ЛЭ на предел текучести литейных никелевых СС с помощью созданной программы, реализующей методику автоматизированного проектирования сплавов с использованием метода ИНС.

3. С помощью математического моделирования разработан новый многокомпонентный литейный СС на никелевой основе «Нейростом» и технологический процесс литья зубных протезов из разработанного сплава, на который получен патент РФ №2284363.

4. Впервые создана тематическая БД по литейным никелевым СС, применяемых для изготовления коронок, мостов и неснимаемых протезов. На основе БД была разработана ИПС, которая предоставляет систематизированные сведения о литейных никелевых СС по основным физико-механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам. Получено свидетельство РосПатента №2004620060 об официальной регистрации разработанной БД.

5. Была решена проблема наполнения БД по КТР, что позволило провести PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com сравнительный анализ современных литейных никелевых СС, полученных из разных первоисточников, КТР которых приведены в различных диапазонах температур. В результате необходимый для математического моделирования объем выборок увеличился в 1,5-2 раза.

6. Определены оптимальные области содержания ЛЭ в литейных никелевых СС методом построения гистограмм распределения литейных никелевых СС в зависимости от их свойств.

7. В производственных и лабораторных условиях были произведены плавки СС «Нейростом», исследованы его физико-механические и литейные свойства.

Данные, полученные в результате анализа проведенных исследований, показали, что сплав «Нейростом» обладает более высокими физико-механическими и литейными свойствами по сравнению с серийным сплавом «Медар-сервис».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи, опубликованные в изданиях, включенных в перечень ВАК:

1. Ганеев, А.А. Классификация элементов периодической системы Д.И. Менделеева по их влиянию на служебные свойства никелевых стоматологических сплавов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф., Никифоров П.Н.

//Литейщик России. – 2009. – №12. – С.32-34.

2. Ганеев, А.А. Методика аналитического синтеза стоматологических сплавов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф., Федорова Н.А. // Ползуновский вестник. – 2005.

- № 2. – С. 85-88.

Другие статьи и материалы конференций:

1. Ганеев, А.А. Современные сплавы, применяемые в бюгельном протезировании Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф.

/ // Авиационно-технологические системы: Межвуз. сб. науч. тр. – Уфа: Изд-во УГАТУ, 2004. – С. 115-121.

2. Ганеев, А.А. Информационное обеспечение методики компьютерного проектирования никелевых стоматологических сплавов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф. // Вестник Алтайского государственного технического университета. - 2005. - №3-4. – С. 136-139.

3. Ганеев, А.А. Компьютерный синтез никелевых стоматологических сплавов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф., Якупов Р.Ш. // Труды 2-го Международного форума «Актуальные проблемы современной науки». Медицинские науки. Часть 28. Секция: СТОМАТОЛОГИЯ. – Самара. 2006. – С. 81-85.

4. Ганеев, А.А. Методика компьютерного синтеза никелевых сплавов, применяемых для изготовления неснимаемых зубных протезов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф. // Ползуновский альманах – 2006. - №3. – С. 110-113.

5. Ганеев, А.А. Современные проблемы компьютерного проектирования никелевых стоматологических сплавов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф. // Мавлютовские чтения: Российская научно-техническая конференция, посвященная 80-летию со дня рождения чл.-кор. РАН, профессора Р.Р. Мавлютова: сб. трудов. Т.5. – Уфа: УГАТУ, 2006. – С. 29-34.

6. Ганеев, А.А. Нейросетевые подходы к проектированию новых никелевых стоматологических сплавов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф. // Ползуновский альманах. - 2008. - № 3. - С. 189-191.

7. Шайхутдинова, Е.Ф. Синтез новых никелевых стоматологических сплавов с использованием нейросетевых методов // Актуальные проблемы в науке и технике. Том 2. Машиностроение, приборостроение, экономика и гуманитарные науки // Сборник трудов четвертой всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых, 19-21 февраля 2009 г. – Уфа: Изд-во «Диалог», 2009. – С. 397-401.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 8. Шайхутдинова, Е.Ф. Выбор легирующего ряда для никелевых стоматологических сплавов / Шайхутдинова Е.Ф., Ганеев А.А., Деменок О.Б. // Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производств: Сб. науч. тр. / Под общ. ред. А.М.Гурьева и В.А. Маркова. – Вып. 5. – Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2009. – С. 110-114.

9. Ганеев, А.А. Исследование эксплуатационных свойств разработанного никелевого стоматологического сплава / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф. // Литейные процессы: Межрегиональный сборник научных трудов. - Вып. 9. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. - С. 19-26.

10. Шайхутдинова, Е.Ф. Разработка математической модели влияния химического состава на свойства никелевых стоматологических сплавов с помощью метода искусственных нейронных сетей // Мавлютовские чтения:

Всероссийская молодежная научная конференция: сб. тр. в 5 т. Том 2 / УГАТУ – Уфа: УГАТУ, 2010. – с.145-147.

11. Шайхутдинова, Е.Ф. Автоматизированное проектирование никелевых сплавов, применяемых для изготовления литых зубопротезных заготовок / Шайхутдинова Е.Ф., Ганеев А.А. // Ползуновский альманах – 2010. - №1. – С. 14-18.

12. Никифоров, П.Н. Процессы формирования отливки: Лабораторный практикум по дисциплине «Теория формирования отливки» / Шайхутдинова Е.Ф.

– Уфа: УГАТУ, 2010. – 24 с.

13. Никифоров, П.Н. Заливка и кристаллизация расплава в форме: Лабораторный практикум по дисциплине «Основы затвердевания отливки» / Шайхутдинова Е.Ф.

– Уфа: УГАТУ, 2010. – 24 с.

14. Шайхутдинова, Е.Ф. Математическое моделирование и синтез сплавов [Электронный ресурс]: практикум / Ганеев А.А., Смирнов В.В., Никифоров П.Н. ГОУ ВПО УГАТУ. - Учебное электронное издание. - Уфа: УГАТУ, 2010. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM);

12 см (рег. свид. № 19527 от 30.06.2010).

15. Свидетельство РосПатента №20044620060 об официальной регистрации базы данных. База данных по никелевым сплавам, применяемым в ортопедической стоматологии / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф., Якупов Р.Ш. Дата регистрации 26.02.2004.

16. Пат.2277602 Российская Федерация, МПК7 C 22 C19/05, A61K6/04. Литейный сплав для стоматологии / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф., Якупов Р.Ш.;

заявитель и патентообладатель Уфимский государственный авиационный технический университет. - №2005110491;

заявл. 11.04.05;

опубл. 10.06.06.– 4 с.

17. Пат.2284363 Российская Федерация, МПК7 C 22 C19/05, A61K6/04. Сплав на никелевой основе для стоматологических изделий под керамику / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф., Шевлякова Э.А.;

заявитель и патентообладатель Уфимский государственный авиационный технический университет. - №2005112112;

заявл.

22.04.05;

опубл. 27.09.06. – 4 с.

18. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2009612746. Автоматизированное проектирование никелевых стоматологических сплавов / Ганеев А.А., Шайхутдинова Е.Ф. Дата регистрации 28.05.2009.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Шайхутдинова Евгения Флюровна СИНТЕЗ ЛИТЕЙНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ СПЛАВОВ Специальность 05.16.04 – «Литейное производство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать 14.04.2011. Формат 60 х 84 1/ Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman.

Усл. печ. л. 1,0. Уч.- изд. л. 1,0.

Тираж 100 экз. Заказ № ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа – центр, ул. К.Маркса, PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Pages:     | 1 ||
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.