Mechanické vlastnosti slitin NiTi pro biomedicínské aplikace

Tomáš Vlček

Master's thesis

Mechanical properties of NiTi alloys used in biomedicine

Anotácia:

Diplomová práce se zabývá studiem mechanických vlastností slitiny NiTi pro biomedicínské aplikace pro různá tepelná zpracování. Pro výzkum byly použity dva plechy o tloušťkách 2,0 a 3,5 mm s přibližně stejným složením Ni51,25Ti48,75 (at. %). Zkoumána byla mikrostruktura vzorků ve výchozím stavu, po stárnutí, po rozpouštěcím žíhání a po rozpouštěcím žíhání se stárnutím. Metalografický výzkum byl proveden za pomoci optického a skenovacího elektronového mikroskopu. U všech vzorků se vyskytovala současně austenitická a martenzitická fáze. Vzorky ve výchozím stavu, po stárnutí a rozpouštěcím žíhání se stárnutím byly mechanicky testovány tahovou zkouškou do lomu a tříbodovým ohybem. Pro všechny vzorky byla stanovena mikrotvrdost. Fraktografické studium lomových ploch vzorků po tahové zkoušce bylo provedeno pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. V závěru je shrnut vliv mikrostruktury na mechanické vlastnosti a lomové chování. Superelastické chování bylo pozorováno u vzorků po stárnutí i rozpouštěcím žíhání se stárnutím, ale poslední zmíněné vykazovaly křehký charakter.

Abstract:

The diploma thesis is concerned with research into mechanical properties of NiTi alloy for biomedicine application that underwent different heat treatment. The alloy with chemical composition Ni51,25Ti48,75 (at. %) was in form of sheets with the thickness 2,0 mm and 3,5 mm. The research of microstructure was conducted on specimens as received, aged, solution treated, and solution treated and aged. Metallographic research was executed via an optical and a scanning electron microscope. The microstructure was comprised of martensitic and austenitic phase at the same time. As received, aged, and solution treated and aged specimens were tested via tensile test to the fracture and three-point flexural test. Microhardness test was conducted on all specimens. Fractography analysis of ruptured specimens was performed via the scanning electron microscopy. The effect of microstructure on mechanical and fracture properties is summarized in the conclusion. Superelastic effect was observed at aged, and solution treated and aged specimens, but the solution treated and aged specimens evinced brittle behaviour.

Kľúčové slová

NiTi, Nitinol, tepelné zpracování, mikrostruktura, mechanické vlastnosti, superelasticita, tahová zkouška, tříbodový ohyb, mikrotvrdost, fraktografie

Keywords

NiTi, Nitinol, heat treatment, microstructure, mechanical properties, superelasticity, tensile test, three-point flexural test, microhardness, fractography

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 29. 4. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 30. 5. 2022
• Vedúci: Monika Losertová
• Oponent: Miroslav Greger

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Master programme:
Biomechanické inženýrství