¡Hola! Como proveedor de ASTM F136 GR.23 Barras de titanio, tengo muchas manos, sobre la experiencia cuando se trata de garantizar la calidad de estas barras. En este blog, te guiaré a través de cómo probar la calidad de ASTM F136 Gr.23 Barras de titanio.
En primer lugar, comprendamos qué son ASTM F136 Gr.23 Barras de titanio. Son un tipo de barra de aleación de titanio que se usa ampliamente en el campo de la medicina, especialmente para los implantes ortopédicos. El "ASTM F136" es la especificación estándar establecida por la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales, y "GR.23" se refiere al Grado 23, que es una aleación de titanio de alta pureza con excelentes biocompatibilidad y propiedades mecánicas.
Análisis de composición química
Una de las pruebas más fundamentales para la calidad es el análisis de composición química. Esto nos ayuda a asegurarnos de que la barra de titanio tenga la cantidad correcta de cada elemento. Para ASTM F136 Gr.23, los principales elementos de aleación son aluminio (Al) y vanadio (V), junto con otros elementos traza.
Por lo general, utilizamos técnicas como espectroscopía de emisión óptica (OES) o espectrometría de masas de plasma acoplada inductivamente (ICP - MS) para esto. OES es un método rápido y confiable. Funciona emocionando los átomos en la muestra con un arco eléctrico o chispa. Cuando los átomos regresan a su estado fundamental, emiten luz en longitudes de onda específicas. Al medir estas longitudes de onda, podemos descubrir la concentración de diferentes elementos en la barra.
ICP - MS, por otro lado, es más sensible y puede detectar incluso las cantidades más pequeñas de elementos. Atomiza la muestra en un plasma de alta temperatura y luego separa y mide los iones en función de su relación de carga de masa a -.
Si la composición química no coincide con el estándar ASTM F136 Gr.23, puede provocar problemas. Por ejemplo, demasiado o muy poco de un elemento de aleación puede afectar la resistencia de la barra, la resistencia a la corrosión y la biocompatibilidad. Puedes verAleaciones médicas de titanio y titanioPara obtener más información sobre la importancia de la composición química en el titanio médico.
Prueba de propiedad mecánica
Otro aspecto crucial de las pruebas de calidad son las pruebas de propiedad mecánica. ASTM F136 Gr.23 Las barras de titanio deben tener ciertas propiedades mecánicas para ser adecuadas para aplicaciones médicas.
Prueba de tracción
La prueba de tracción es imprescindible, do. Tomamos una muestra de la barra de titanio y la tiramos hasta que se rompe. Durante la prueba, medimos la fuerza aplicada y la cantidad de alargamiento. A partir de esto, podemos calcular propiedades importantes como la resistencia al rendimiento, la resistencia a la tracción final y el alargamiento en el descanso.
La fuerza de rendimiento nos dice el punto en el que la barra comienza a deformarse permanentemente. La máxima resistencia a la tracción es el estrés máximo que la barra puede soportar antes de romperse. Y el alargamiento en el descanso muestra cuánto puede estirarse la barra antes de que falle. Para ASTM F136 Gr.23, la resistencia al rendimiento generalmente debe ser de alrededor de 860 MPa, y la resistencia a la tracción final debe ser de al menos 930 MPa.
Prueba de dureza
Las pruebas de dureza también son importantes. Nos da una idea de cuán resistente es la barra de titanio a la sangría o rascado. Existen diferentes métodos de prueba de dureza, como Rockwell, Brinell y Vickers.
La prueba Rockwell es bastante común. Implica presionar un sangría duro en la superficie de la barra con una carga específica y luego medir la profundidad de la sangría. La prueba Brinell utiliza un sangría esférico, y la prueba de Vickers usa un sangría en forma de pirámide.
Un valor de dureza adecuado es esencial para que la barra mantenga su forma y función en los implantes médicos. Si la barra es demasiado suave, puede deformarse bajo carga, y si es demasiado difícil, podría ser frágil y propenso a agrietarse.
Examen microestructural
El examen microestructural nos ayuda a comprender la estructura interna de la barra de titanio. Utilizamos un microscopio para mirar el tamaño, la forma y la distribución del grano.
Para ASTM F136 Gr.23, es deseable una estructura de grano fina y uniforme. Una estructura de grano grueso puede reducir las propiedades mecánicas de la barra, como su resistencia y dureza. Podemos preparar la muestra puliendola y luego grabándola con una solución química adecuada para hacer que los granos sean visibles.
La microestructura también puede contarnos sobre el historial de tratamiento térmico de la barra. El tratamiento térmico adecuado es necesario para lograr el equilibrio correcto de las propiedades mecánicas. Puede encontrar información relacionada sobre las aleaciones de titanio y sus microestructuras enTitanium Ti - 6AI - 4V para reemplazo de la cabeza femoral artificial.
Prueba de resistencia a la corrosión
Dado que las barras de titanio ASTM F136 Gr.23 a menudo se usan en aplicaciones médicas donde estarán en contacto con los fluidos corporales, la resistencia a la corrosión es un gran problema.
Por lo general, usamos pruebas como pruebas de spray de sal o pruebas de inmersión. En las pruebas de spray de sal, exponemos la barra de titanio a una niebla cargada de sal durante un cierto período. Esto simula el ambiente corrosivo en el cuerpo humano. Después de la prueba, verificamos los signos de corrosión, como picaduras o óxido.
Las pruebas de inmersión implican colocar la barra en una solución que imita los fluidos corporales, como una solución salina tamponada con fosfato. Luego monitoreamos la barra con el tiempo para ver si hay alguna corrosión.
La buena resistencia a la corrosión es crucial para prevenir la liberación de iones metálicos dañinos en el cuerpo, lo que podría causar inflamación u otros problemas de salud.
Prueba ultrasónica
Las pruebas ultrasónicas se usan para detectar defectos internos en la barra de titanio, como grietas, porosidad o inclusiones. Funciona enviando ondas de sonido de alta frecuencia a la barra. Cuando estas olas encuentran un defecto, se reflejan. Al analizar las ondas reflejadas, podemos descubrir el tamaño, la ubicación y el tipo del defecto.
Este es un método de prueba no destructivo, lo que significa que podemos probar la barra sin dañarla. Es especialmente importante para las aplicaciones médicas, donde incluso un pequeño defecto podría conducir a una falla del implante.
Conclusión
Probar la calidad de ASTM F136 Gr.23 Barras de titanio es un proceso de múltiples pasos que implica un análisis de composición química, pruebas de propiedad mecánica, examen microestructural, pruebas de resistencia a la corrosión y pruebas ultrasónicas. Cada prueba juega un papel vital para garantizar que los bares cumplan con los estrictos estándares requeridos para las aplicaciones médicas.
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Referencias
- ASTM International. Especificación estándar para titanio forjado - 6 aluminio - 4 aleación de eli de vanadio para implantes quirúrgicos (UNS R56401). ASTM F136 - 19.
-Aasm Manual Volumen 4: Tratamiento térmico. ASM International. - Callister, WD y Rethwisch, DG (2014). Ciencia e ingeniería de materiales: una introducción. Wiley.
