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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Einfluss thermomechanischer Behandlungen auf Mikrostruktur und Eigenschaften von Mg-Legierungen

Thursday (19.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr Florenz
Bestandteil von:


Bei der Entwicklung von metallischen Biomaterialien für absorbierbare Implantate, die sich nach Erfüllung ihrer Aufgabe im menschlichen Körper auflösen, wurden in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht.

Das trifft besonders auf Mg-Legierungen zu, bei denen die ursprünglich sehr hohe Abbaugeschwindigkeit deutlich reduziert und gleichzeitig die Biokompatibilität erhöht werden konnte. Dies gelang hauptsächlich durch ein Legierungsdesign, bei dem auf Seltene Erden verzichtet und ausschließlich die beiden Mineralstoffe Kalzium und Zink in niedrigen Konzentrationen (beide zusammen 1,1 Gew.%) als Legierungselemente verwendet wurden. Bei der Herstellung dieser niedrig-legierten Biomaterialien wurde zunächst beim Gießen und danach bei Wärmebehandlungen mit nachfolgendem Strangpressen auf ein geeignetes Temperaturmanagement geachtet.

Dies führte einerseits zu einer feinkörnigen Mikrostruktur und andererseits zu einer Ausscheidungsphase, die weniger edel als die Mg-Matrix ist und damit die Abbaugeschwindigkeit niedrig hält. Diese Legierungen zeigten sowohl in-vitro als auch in-vivo ein sehr vielversprechendes Abbauverhalten und trotz des niedrigen Legierungsgehalts eine hohe Zugfestigkeit von etwa 250 MPa. Durch hochgradige plastische Verformung mittels einer neu entwickelten Equal-Channel-Angular-Pressing-Methode (Doppel-ECAP) ist es gelungen, die Korngröße bis in den Submikrometer-Bereich zu verkleinern und dadurch die Festigkeit weiter zu steigern.

Neben Knetlegierungen wurde auch eine Mg-Gusslegierung untersucht, die 4 Gew.% Silber enthielt und dadurch eine antibakterielle Wirkung aufweist. Diese Legierung hatte im Gusszustand eine Korngröße von einigen hundert Mikrometern. Eine Wärmebehandlung hatte kaum Auswirkungen auf die Korngröße, führte aber zu einer starken Verringerung der Abbaugeschwindigkeit. Eine nachfolgende Verformung mittels Doppel-ECAP wiederum hatte kaum Einfluss auf die verringerte Abbaurate, führte aber zu einer starken Kornfeinung und Festigkeitssteigerung.

Die Auswirkungen der thermomechanisch modifizierten Mikrostrukturen auf die für absorbierbare Implantate relevanten Eigenschaften, wie Abbauverhalten, Härte und Festigkeit werden präsentiert und diskutiert.

 

Sprecher/Referent:
Dr. Bernhard Mingler
AIT Austrian Institute of Technology GmbH
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Maciej Krystian
    AIT Austrian Institute of Technology GmbH
  • Dr. Jelena Horky
    AIT Austrian Institute of Technology GmbH
  • Dr. Krzysztof Bryła
    The Pedagogical University of Cracow
  • Dr. Laszlo Sajti
    AIT Austrian Institute of Technology GmbH