Изучение технологических свойств отечественных сплавов на основе кобальта и хрома

У разработанных отечественных литейных сплавов Stomet-1kz и Stomet-2kz имеются достойные величина напряжений, при которой не происходит отслаивание керамического слоя от металлического каркаса. Сплав Stomet-lkz имеет более низкий уровень вязкости и соответственно выше жидкотекучесть, чем сплав Stomet-2kz. Результаты проведенных междисциплинарных исследований могут служить ценнейшим источником знаний в области ортопедической стоматологии, а их внедрение будет способствовать улучшению стоматологического статуса населения.

В рамках стратегических программ «Третья модернизация Казахстана: глобальная конкурентоспособность» одним из приоритетных направлении государственной концепции является разработка и внедрение отечественных импортозамещающих материалов, влияющих на качество оказания медицинских услуг населению РК.

В настоящее время наблюдается тенденция к практическому применению неблагородных сплавов на основе кобальта и хрома без никеля, обладающих более высокой прочностью, отличной химической стойкостью в агрессивных средах и биосовместимостью [1,2,3,4,5]. Сотрудниками кафедры ортопедической стоматологии КазНМУ им С.Д. Асфендиярова с привлечением сторонних организаций (Институт металлургии, Институт ядерной физики РК , МИСиС (Москва), лаборатория ЦелСИМ, НАЦ, институт механики и математики КазНУ им. Аль-фараби) разработаны и получены опытная партия отечественных стоматологических сплавов (Stomet-1kz, Stomet-2kz). Разрабатываемые сплавы прошли физико-механические и экспериментально– параклинические исследования в рамках доклинических испытаний [6,7,8].

Целью настоящего исследования явилось дальнейшее детальное изучение технологических свойств разработанных отечественных материалов.

Задачей исследования явилось изучение прочности связи керамики со стоматологическими сплавами и литейные свойства отечественных сплавов Stomet-1kz, Stomet-2kz.

Материалы и методы исследования. Исследования на определение прочности связи керамики со сплавом проводились в аккредитованной испытательной лаборатории "Исследование механики материалов и процессов" (аттестат аккредитации № KZ.И.02.1717 на соответствие требованиям СТ РК ИСО/МЭК 17025-2007) на базе государственного предприятия на правах хозяйственного ведения научно-исследовательского института математики и механики Казахского национального университета им. Аль-Фараби. Материалом исследования были отечественные сплавы Stomet-1kz, Stomet-2kz, на которых наносили керамические массы Дизайн (Германия) и «VITA» (Германия). Испытания проводились на универсальной разрывной машине Instron 5982 по ГОСТ 31575-2012 [9] .Универсальная разрывная машина Instron 5982 позволяет проводить испытания на растяжение, сжатие и трехточечный изгиб при комнатной температуре. Максимальное усилие растяжения/сжатия - 100 кН.

Датчик продольной деформации позволяет с высокой точностью измерять удлинение образца. В комплект оборудование входит камера, позволяющая записывать видео испытания и печь, позволяющая нагревать образец до 1100 °С. Управление испытанием осуществляется с помощью компьютерной программы Bluehill 3 (рисунок 1).

В качестве образцов использовались плоские металлические образцы размерами 25х3х0,5 мм ( 80 штук ) . В центре плоского металлического образца был нанесен слой керамики толщиной 1-1,5 мм

Согласно ГОСТ 31575-2012, образец подвергается трехточечному изгибу металлической частью вверх до отрыва керамического слоя от металлического сплава. Перед испытаниями каждый образец был измерен.

Разрывная машина была настроена на определение разрушающего усилия Fраз.

Для стоматологических сплавов Stomet-1kz, Stomet-2kz и керамических материалов "Vita 13", "Дизайн" и различных толщин керамического слоя были найдены значения прочности связи керамики со сплавом.

Литейное свойств разработанных сплавов проводились на установке «Высокотемпературный высокодиметр» исследовались температурная зависимость кинематической вязкости.

Результаты и их обсуждение.

В таблицах 1 – 4 показаны данные проведенных экспериментов для различных материалов и толщин керамического слоя.

Ширина металла, мм

Толщина металла, мм

k

Fраз, Н

τ, МПа

3

0,5

2,81

12,10

34

3

0,5

2,70

10,30

27,9

3

0,5

2,55

13,13

34,8

3

0,5

2,65

10,18

27

3

0,5

2,83

13,60

38,5

3

0,5

2,81

12,81

36

     

Средняя величина

33,0

Таблица 1 - Сплав Stomet-2kz, керамика "Дизайн", толщина 1,5 мм

Ширина металла, мм

Толщина металла, мм

k

Fраз, Н

τ, МПа

3

0,5

2,50

13,67

34,0

3

0,5

2,80

9,66

27,0

3

0,5

2,70

12,75

34,0

3

0,5

2,71

12,15

32,9

3

0,5

2,55

13,19

33,6

3

0,5

2,65

9,87

26,2

3

0,5

2,82

15,12

42,6

3

0,5

2,81

11,09

31,2

     

Средняя величина

32,7

Таблица 2- Сплав Stomet-2 kz, с керамикой "Дизайн" при толщине 1 мм

Таблица 3 - Сплав Stomet-2kz, с

Таблица 4 - Сплав Stomet-2kz, с металлического образца.

Жидкотекучесть является величиной обратно пропорциональной вязкости. При прочих равных условиях - кинематическая вязкость может характеризовать уровень жидкотекучести. В таблице 5 представлены политермы кинематической вязкости сплавов Stomet-lkz и Stomet-2kz.

Согласно ГОСТА 31575-2012 величина напряжения, при котором происходит отслаивание керамического слоя от металлического образца (τ) должна быть не менее 25 МПа. Как видно из таблиц у наших отечественных стоматологических сплавов Stomet-1 kz, Stomet-2kz имеются достаточная величина напряжения, при котором не происходят отслаивание керамического слоя от икой "Vita 13", при толщине 1,5 мм икой "Vita 13" при толщине 1 мм

Ширина, мм

Толщина, мм

k

Fраз, Н

τ, МПа

3

0,5

2,65

13,71

36,3

3

0,5

2,55

10,54

26,9

3

0,5

2,55

9,10

23,2

3

0,5

2,5

10,63

26,6

3

0,5

2,75

9,69

26,6

3

0,5

2,55

11,94

30,4

3

0,5

2,65

14,43

38,2

     

Средняя величина

30,8

Ширина металла, мм

Толщина металла, мм

k

Fраз, Н

τ, МПа

3

0,5

2,8

10,77

30,1

3

0,5

2,5

9,85

24,60

3

0,5

2,5

14,89

37,20

3

0,5

2,8

11,73

29,30

3

0,5

2,5

11,71

33,40

3

0,5

2,6

8,90

23,60

     

Средняя величина

29,70

Нагрев

Вязкость, и, м2/сек

Т°С

KZ-1

KZ-2

Со (чист)

1355

1,03836E-06

-

-

1360

-

1,11083E-06

-

1370

1,03836E-06

1,11083Е-06

-

1400

9,09214Е-07

9,76612Е-07

 

1450

8,23911Е-07

8,66456Е-07

-

1500

7,38555E-07

7,80739Е-07

5.43Е-07

1550

7.08874Е-07

7,28074Е-07

4,97Е-07

1600

6,86367Е-07

7,16118Е-07

4,57Е-07

1650

-

-

4,22Е-07

1700

-

-

3.91Е-07

Таблица 5 - Кинематическая вязкость сплавов Stomet-lkz и Stomet-2kz и чистого кобальта

На рисунке 2 представлены кинематической вязкости температурные зависимости чистого кобальта марки

Kly,сплава Stomet-lkz и Stomet-2kz. Вязкость сплавов существенно отличается от вязкости кобальта Также

несколько ниже Т-ликвидус: Тл1=13550С, Тл2=13650С. Температура разливки этих сплавов 1400-14100С.

Таким образом, приведенные исследования показывает, что испытания на прочность на связи с керамикой разработанных отечественных сплавов Stomet-1kz и Stomet- 2kz соответствует требованиям ГОСТа.

Сплавы Stomet-1kz и Stomet-2kz обладают уровнем свойств соответствующим современным стоматологическим сплавам. Выплавка сплавов производилось по стандартной технологии в вакуумной индукционной печи. Надо отметить высокую технологичность сплава, которая подтверждается уровнем механических и литейных свойств. Полученные результаты требуют дальнейшего исследования разработанных литейных сплавов с применением цифровых технологий для повышения эффективности ортопедического лечения.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Козин В.Н. и др. Скрытые источники непереносимости стоматологических сплавов // Тезисы и доклады XI международной конференций. - М.: ИМЕДИС, 2005. – С. 12-16.
  2. Марков Б.П. и др. Комплексный подход к проблеме индивидуальной непереносимости стоматологических конструкций из различных материалов// Стоматология – 2003. - №3. - С. 47-51.
  3. Копейкин В.Н. Зубопротезная техника. – М.: «Триада-Х», 2003. – 416 с.
  4. Н.Г.Аболмасов., Н.Н.Аболмасов, В.А. Бычков., А.Аль-Хаким Ортопедическая стоматология: Учеб.для студентов вузов. – М.: МЕДпресс- информ, 2003. – 496 с.
  5. Шишикин А. Металлы и их свойства // Зубной техник. – 2005. - №3. – С. 18-26.
  6. В.А.Попков, О.В.Нестерова, В.Ю. Решетняк и др. Стоматологическое материаловедение: учебное пособие. – М.:МЕДпресс- информ, 2006. – 384 с.
  7. Алтынбеков К.Д..Кульманбетов И.А., Нысанова Б.Ж. Алғашқы отандық тіс протездік // Денсаулык. - 2013. – С. 31-39.
  8. Алтынбеков К.Д..Рузуддинов С.Р., Нысанова Б.Ж. «Экспериментально лабораторное обоснование повторного использования литейных сплавов в ортопедической стоматологии» // Проблемы стоматологии. – 2012. - №3(4). – С. 25-29.
  9. Нысанова Б.Ж., Алтынбеков К.Д., Айдаралиев Д.Ж «Отечественный стоматологический сплав Stomet-1kz, экспериментальные исследования» ХII конгресс стоматологов СНГ // Сборник научных работ. – 2013. – С. 211-216.
  10. ГОСТ 31575-2012. Металлокерамика стоматологическая для зубного протезирования. Технические требования. Методы испытаний. МГС. - М.: Стандартинформ, 2014. - 14 с.
Год: 2018
Город: Алматы
Категория: Медицина