автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Синтез литейных никелевых стоматологических сплавов

ЧО453510

Ж I

Шайхутдинова Евгения Флюровна

СИНТЕЗ ЛИТЕЙНЫХ НИКЕЛЕВЫХ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ СПЛАВОВ

Специальность 05.16.04 - «Литейное производство»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАЙ 2011

Уфа-2011

4845510

Работа выполнена на кафедре «Машины и технология литейного производства» ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет».

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РБ Танеев Альмир Амирович.

доктор технических наук, профессор Кулаков Борис Алексеевич, ГОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (г. Челябинск);

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Аверьянов Евгений Федорович, Министерство промышленности и природных ресурсов Челябинской области (г. Челябинск);

Ведущая организация

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Защита диссертации состоится 25 мая 2011 г., в 12 часов, в ауд. 201 (гл. корп.) на заседании диссертационного совета Д 212.298.06 при Южно-Уральском государственном университете (ГОУ ВПО ЮУрГУ), г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ЮУрГУ.

Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ЮУрГУ, диссертационный совет Д 212.298.06. Тел/факс (351) 267-90-96.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО ЮУрГУ.

Автореферат разослан « № » апреля 2011 года.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.298.06 / И.А. Щуров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из важнейших проблем стоматологии -производство высококачественных и недорогих зубных протезов на основе конструкционных материалов, из которых наиболее приемлемыми являются металлы и их сплавы.

На протяжении многих лет в ортодонтологии применяются золотые стоматологические сплавы (СС), т.к. это наиболее технологичный материал, не вызывающий отрицательных реакций организма. В то же время, в связи с высокой стоимостью благородных металлов, а также их недостаточной прочностью, твердостью и повышенной истираемостью, в настоящее время ведется интенсивный поиск СС, способных заменить золото и другие благородные металлы. В частности, значительные успехи были достигнуты при введении в ортопедическую стоматологию СС на основе никеля и кобальта, которые имеют хорошие физико-механические свойства. Однако сравнительный анализ показывает, что кобальтовые СС имеют высокую температуру плавления, большую усадку и низкую жидкотекучесть, что создает большие проблемы при литье тонкостенных конструкций. Кроме того, мшфоскопический анализ прочности соединения металла с керамикой СС на основе кобальта показывает, что соединение металла с керамикой имеет низкую прочность. Это связано с повышенной окисляемостью поверхностного слоя кобальтовых СС.

С учетом вышесказанного, литейные никелевые СС для изготовления протезов в ортопедической стоматологии наиболее перспективны. О™ имеют ряд преимуществ, прежде всего это достаточная прочность, хорошая технологичность. У СС на основе никеля относительно низкая температура плавления, хорошая жидкотекучесть, и что немаловажно, хорошее сцепление с керамикой.

Однако повышающиеся требования к материалу и конструкции протезов не позволяют использовать устаревшие сплавы. На данный момент не существует никелевых сплавов, отвечающих полностью требованиям ортопедической стоматологии, поэтому необходимы новые сплавы.

Существующие методы разработки новых сплавов имеют ряд недостатков (большие временные и материальные затраты и др.). В связи с дороговизной некоторых необходимых легирующих элементов и в условиях рыночной экономики необходима разработка и применение более экономных методик разработки новых сплавов. Наряду с традиционными методами, необходимым инструментом становятся формальные методы синтеза сплавов.

Разработка и развитие формальных методов прогнозирования свойств СС, опирающихся на использование методов классического металловедения и математического моделирования, относятся к наиболее приоритетным и актуальным научно-техническим задачам. В связи с этим возникает необходимость в систематизации, обобщении и анализе многочисленных результатов исследований по проблеме синтеза С С и выработке новых подходов к прогнозированию свойств сплава.

Поэтому целью данной работы является разработка нового литейного никелевого СС на основе синтеза сплавов с применением системы автоматизированного проектирования, который бы минимизировал временные и материальные затраты.

Для этого были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка метода синтеза литейных никелевых СС с применением системы автоматизированного проектирования.

2. Разработка математической модели влияния легирующих элементов (ЛЭ) на наиболее значимое физико-механическое свойство (предел текучести) литейных никелевых СС и программная реализация алгоритмов расчета с использованием метода искусственных нейронных сетей (ИНС).

3. Создание тематической базы данных (БД) по современным литейным никелевым СС и разработка метода восстановления недостающей информации в БД о свойствах литейных никелевых СС.

4. Разработка нового литейного никелевого СС и технологического процесса литья зубных протезов из данного сплава.

5. Экспериментальная оценка эффективности разработанной методики синтеза литейных никелевых СС на основе исследования физико-механических и литейных свойств разработанного сплава в зависимости от технологических параметров литья.

Методы исследований. Поставленные в работе задачи решались на основе методов физического металловедения, теории вероятностей и математической статистики, методов математического моделирования, автоматизированного проектирования.

Достоверность полученных результатов обосновывается:

1. Применением основных положений теории физического металловедения, теория вероятностей и математической статистики, методов математического моделирования, автоматизировашюго проектирования, теории биохимических процессов.

2. Обработкой результатов экспериментальных исследований структуры, свойств и оценки качества отливок из разработанного сплава, полученных на современном оборудовании, статистической обработкой результатов и сопоставлением их с данными теоретического анализа.

3. Сравнением полученных результатов с результатами аналогичных или близких постановок и решений отечественных и зарубежных авторов.

На защиту выносятся:

1. Метод синтеза литейных никелевых СС по данным пассивного эксперимента.

2. Математическая модель влияния ЛЭ на предел текучести литейных никелевых СС.

3. Результаты оценки эффективности разработанной методики синтеза сплавов путем сравнения физико-механических и литейных свойств разработанного сплава со свойствами серийного сплава «Медар-сервис».

4. Тематическая БД по современным литейным никелевых СС.

5. Метод повышения информативности БД.

Научная новизна научно-технических решений обусловлена тем, что в работе впервые:

1. разработана методика синтеза литейных никелевых СС, основанная на априорной информации о составах и свойствах известных СС;

2. разработана методика расчета математических моделей влияния состава СС на его предел текучести, с использованием автоматизированной системы синтеза сплавов, реализующей метод ИНС;

3. решена проблема наполнения БД по коэффициенту термического расширения (КТР) в диапазоне температур 20-600°С, что позволило провести сравнительный анализ литейных никелевых СС, полученных из разных источников;

4. рассчитаны математические модели влияния концентраций ЛЭ на предел текучести никелевых СС, с использованием метода ИНС;

5. разработана классификация легирующих элементов по их положению в периодической таблице Д.И. Менделеева с учетом их влияния на свойства литейный никелевых СС.

Практическая ценпость работы:

1. разработана методика синтеза литейных никелевых 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. на основе разработанной методики рассчитан химический состав нового литейного никелевого СС, исследованы его физико-механические и литейные свойства, проведено их сравнение со свойствами серийного сплава «Медар-сервис»;

3. впервые создан банк данных с глубиной поиска 30 лет по 2009 год включительно по химическим составам и свойствам литейных никелевых СС. Разработана проблемно-ориентированная БД и осуществлена программная реализация информационно-поисковой системы (ИПС), применение которой является необходимой основой для разработки математической модели никелевых СС.

Новизна, значимость технических решений и приоритет разработок подтверждаются:

свидетельством РосПатента №2004620060 об официальной регистрации базы данных «База данных по никелевым сплавам, применяемым в ортопедической стоматологии»;

свидетельством о государственной регистрации программы ЭВМ №2009612746 «Автоматизированное проектирование никелевых стоматологических сплавов»;

патентом РФ №2277602 «Литейный сплав для стоматологию);

- патентом РФ №2284363 «Сплав на никелевой основе для стоматологических изделий под керамику»;

- докладами и публикациями на международных и всероссийских научных конференциях и в межвузовских научных сборниках.

Практическая реализация работы.

1. С использованием разработанной методики синтеза сплавов определен состав и произведена плавка нового сплава «Нейростом», исследованы его физико-механические и литейные свойства.

2. Практические результаты исследований внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО УГАТУ в виде практических занятий по дисциплине «Математическое моделирование и синтез сплавов» направления подготовки дипломированных специалистов 150200 - Машиностроительные технологии и оборудование по специальности 150204 - Машины и технология литейного производства.

Апробация работы. Основные результаты работы и отдельные ее разделы доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах, в том числе:

Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» и «Туполевские чтения», Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки», Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Проблемы современного энергомашиностроения», Российской научно-технической конференции «Мавлютовские чтения», Всероссийской зимней школе аспирантов и молодых ученых с международным участием.

Также была произведена апробация разработанного сплава «Нейростом» в производственных условиях в литейном цехе ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» и в лабораторных условиях кафедры ортопедической стоматологии ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет», результаты апробации подтверждены соответствующими актами.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, 13 статей в тематических сборниках и сборниках трудов научно-технических конференций международного и российского значения, 15 тезисов докладов на международных и всероссийских научно-технических конференциях, 1 свидетельство РосПатента об официальной регистрации базы данных, 1 свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ, 2 патента РФ и 4 учебно-методические разработки.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 125 наименований и 2 приложений; содержит 168 страниц текста основного содержания, 20 страниц приложения, 36 рисунка, 22 таблицы, 53 формул.

Личный вклад автора. В работе представлены научные и практические результаты, полученные автором в рамках разработанной А.А. Танеевым комплексной методики синтеза жаропрочных никелевых сплавов и разработанной П.Н. Никифоровым методики синтеза жаропрочных никелевых сплавов для отливок методами физико-химического анализа и математического моделирования.

Диссертанту принадлежат: разработка методики синтеза литейных никелевых СС, постановка задач экспериментальных исследований и разработка основных методик, личное участие в проведении исследования в лабораторных условиях, внедрении результатов в учебный процесс.

В публикациях, выполненных в соавторстве, вклад диссертанта состоял в непосредственном участии в этих работах от постановки задачи и выполнения конкретных исследований до анализа полученных результатов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и приведена общая характеристика работы.

В первой главе проанализированы современные СС и предъявляемые к ним требования, на основании которых определены основные направления их развития. Было выяснено, что применяемые в ортопедической стоматологии на протяжении многих лет драгоценные СС, не имеют дальнейшей перспективы развития. В настоящее время наибольший интерес для ортодонтологии представляют СС на основе титана, никеля и кобальта, из которых наиболее оптимальным для изготовления неснимаемых стоматологических конструкций

| являются литейные никелевые СС. Эти сплавы сочетают в себе высокие физико-механические свойства и биологическую совместимость с хорошими литейными и технологическими характеристиками. Анализ СС на основе никеля показал, что в настоящее время не существует сплавов, отвечающих всем требованиям ортопедической стоматологии, поэтому необходимо создание нового СС на основе никеля.

Рассмотрены существующие методы синтеза сплавов. На основе проведенного анализа применимости методов синтеза сплавов для синтеза никелевых СС сформулированы цель и основные задачи ее решения. Определено научное направление решения проблемы синтеза никелевых сплавов, применяемых для изготовления литых зубных протезов.

Во второй главе проведен анализ методов математического моделирования, который показал, что методы регрессионного анализа, ИНС и методы группового учета аргументов (МГУА) могут применяться при решении задачи проектирования литейных никелевых СС. Однако специфика данной задачи проектирования делает затруднительным и мало эффективным применение традиционных методов регрессионного анализа. Интеллектуальные методы МГУА и ИНС, при осуществлении некоторых модификаций и адаптаций, позволяют строить математические модели, оптимальные по критерию краткосрочного прогноза значений физико-механических свойств для новых литейных никелевых СС. Переборный характер МГУА, а также сложная система селекции полученных этим методом математических моделей не позволяет использовать данный метод в рамках исследования влияния химического состава на физико-механические свойства литейных никелевых СС. Таким образом, метод ИНС оптимально соответствует задаче проектирования литейных никелевых СС.

На основе проведенного в первой главе анализа применимости методов синтеза сплавов разработана общая методика синтеза литейных никелевых СС. Схема методики синтеза литейных никелевых СС представлена на рисунке 1.

Первый этап синтеза заключается в формулировании основных требований к литейным никелевым СС и формирование задания на сплав. Данный этап осуществлялся путем выполнения литературного обзора по существующим литейным никелевым СС и предъявляемым к ним требованиям.

На втором этапе синтеза литейных никелевых СС была создана реляционная БД по литейным никелевым сплавам, а затем ИПС к указанной БД, обеспечивающая сбор, хранение, актуализацию и обработку информации. При создании БД возникла необходимость повышения ее информативности, а именно пополнение БД по значениям КТР в том диапазоне, по которому отсутствует информация в первоисточниках.

На третьем этапе синтеза литейных никелевых СС возникла необходимость разработки новой четкой классификации по влиянию ЛЭ на свойства литейных никелевых СС. Для оценки оптимальных диапазонов концентраций ЛЭ необходимо провести анализ статистической информации, содержащейся в БД, с целью определения ЛЭ, которые оказывают наибольшее влияние на эксплуатационные свойства литейных никелевых СС, для их включения в математическое моделирование зависимости свойств от состава СС, и определение оптимальных диапазонов содержания этих ЛЭ, обеспечивающих максимальные эксплуатационные свойства.

Рисунок 1 - Схема методики синтеза литейных никелевых стоматологических сплавов

На четвертом этапе разрабатывается система автоматизированного синтеза литейных никелевых СС: выбирается топология и алгоритмы обучения ИНС; разрабатываются математические модели влияния ЛЭ на свойство литейных никелевых СС; оценивается их адекватность и выбирается лучшая по прогностическим возможностям математическая модель, по которой ведется поиск оптимального состава литейных никелевых СС.

На пятом этапе найденный оптимальный состав литейного никелевого СС выплавляется и его эксплуатационные свойства проверяются на соответствие ГОСТ и сравниваются с серийным сплавом, т.е. происходит апробация нового литейного никелевого СС.

Последним этапом является составление паспорта сплава и его патентование.

Кроме этого рассмотрены основные методики, применяемые в диссертационной работе: методика отливки образцов, методики исследования физико-механических свойств структуры нового литейного никелевого СС и серийного сплава «Медар-еервис».

В третьей главе описывается выбор системы управления БД и ее разработка, а также производится выбор основных ЛЭ литейных никелевых СС и определена их оптимальная концентрация.

В созданную тематическую БД по литейным никелевым СС вошли сведения о составах и свойствах, имеющиеся в отечественной и зарубежной литературе по данной тематике с глубиной поиска 30 лет по конец 2009 года включительно. БД содержит информацию по более чем 200 современным литейных никелевым СС, используемым для получения отливок. Общая схема базы данных по литейным никелевым СС представлена на рисунке 2.

На основе БД была разработана информационно-поисковая система (ИПС), которая предоставляет систематизированные сведения о литейных никелевых СС по основным физико-механическим, технологическим и эксплуатационным характеристикам. В рамках ИПС реализованы анализ и корректировка БД, патентная проработка сплавов, поиск данных по определенным критериям и др.

При составление БД использованы сведения из отечественных и зарубежных источников, где значения КТР приводятся в диапазонах как 20-600°С, так и

25-500°С. При этом размеры выборок СС со значениями КТРго-боо-с значительно больше, чем с КТР25-5оо°с- Однако эти данные не пересекаются, т.е. количество сплавов, для которых в БД имеются значения КТР и для диапазона 20-600°С, и для25-500°С, очень мало. И наоборот, число СС, для которых известно только одно значение КТР, значительно больше.

Включает название сплава, фирму и страну изготовителя

Содержит данные по химическому составу сплавов

Печатные и электронные источники данных

№ Марка сплава Химический состав Свойства Дополнительные сведения Источники

Сг Мо с Оаз с.8 КТР применение | чает

2 WIRON99

14 YIX-ДЕНТ \ \

\ \

X

Порядковый номер сплава в БД

Приведены свойства сплавов в соответствии со спецификой области

Включает данные о цвете сплава и область применения

Рисунок 2 - Общая схема базы данных по никелевым стоматологическим сплавам

Поэтому возникла необходимость повышения информативности БД, т.е. пополнения БД значениями КТР в том диапазоне, по которому отсутствует информация в первоисточниках. Данная проблема была решена путем проработки теории физики металлов, согласно которой КТР металлов при температурах выше, чем температура Дебая, практически не зависит от температуры. Поскольку для большинства металлов TD < Гкомш для сплавов этих металлов при комнатной температуре и выше КТР можем считать неизменным. Сопоставление КТР2о-боо°с и KTPz5-5oo°c Для сплавов, у которых в БД присутствуют оба показателя, показала, что различие не превышает показателя 2,1%.

Таким образом, стал возможен одновременный анализ современных литейных никелевых СС, полученных из разных первоисточников, КТР которых приведены в различных диапазонах температур, что увеличило объем выборок в 1,5-2 раза.

На основе анализа статистической информации, содержащейся в БД была разработана классификация ЛЭ по их влиянию на свойства литейных никелевых СС в зависимости от их положения в периодической системе Д.И. Менделеева, т.к. в литературных источниках не встречается четкой классификации ЛЭ по их влиянию на свойства литейных никелевых СС.

Были выделены 3 группы ЛЭ:

1. положительно влияющие на физико-механические свойства - элементы IIA-VIIA подгруппы, и некоторые элементы VEIA и III-IVB подгруппы;

2. положительно влияющие на коррозионную стойкость и биосовместимость -элементы HIA-VHIA подгруппы и некоторые элементы IIA, IB-IVB подгруппы;

3. положительно влияющие на литейные свойства - элементы ПА-ША, Ш подгруппы и некоторые элементы IVA, VA, VIIIA, IIB-VB подгруппы.

Проведен анализ статистической информации, содержащейся в БД, с целью определения ЛЭ, которые оказывают наибольшее влияние на эксплуатационные свойства литейных никелевых СС, для их включения в математическое

моделирование зависимости свойств от состава СС, и определение оптимальных диапазонов содержания этих ЛЭ, обеспечивающих максимум свойств.

Оптимальной является такая концентрация ЛЭ в сплаве, которая обеспечивает максимум свойств литейных никелевых СС. С этой целью строили гистограммы распределения литейных никелевых СС в исходной выборке сплавов в БД. Количество интервалов гистограммы т определяется согласно формуле Стерджеса для объема выборки №

7И = 1 + 10ё2ЛГ, (1) а границы к-го интервала концентраций ЛЭ

г -г | Сшах ~сшш /г- Л. . стах ~стш г. (-94

т т

Основным классификационным признаком при построении гистограммы являются величины свойств литейных никелевых СС, а вспомогательным -количество СС в БД, принадлежащих соответствующему интервалу концентраций ЛЭ:

где щ - число литейных никелевых СС, концентрация ЛЭ в котором соответствует к-щ интервалу.

В этом случае удельное число никелевых СС, соответствующих к-щ интервалу концентраций ЛЭ (высота ¿-го столбца гистограммы) определяется по формуле:

К = = с,ФГ'","')-100%, (4) 1.РМ

1=1

где * - среднее значение свойств сплавов, принадлежащих к к-щ интервалу, к= 1,...,г.

На основе проведенного анализа произведен выбор основных ЛЭ, определяющих свойства литейных никелевых СС: Сг, Со, Мо, W, А1, "Л, ЫЪ, Та, В, С, РЗМ, Мп, Бе. А также определены диапазоны концентраций, при которых литейные никелевые СС будут обладать комплексом максимальным свойств.

В четвертой главе разработана система автоматизированного проектирования литейных никелевых СС, с помощью которой была разработана математическая модель и осуществлен поиск оптимального состава литейного никелевого СС.

С использованием метода ИНС и па основе анализа статистической информации о составах и свойствах литейных никелевых СС разработаны 24 математические модели, описывающие влияние концентраций основных ЛЭ на предел текучести литейных никелевых СС.

Была разработана методика селекции математических моделей, которая позволяет достоверно оценить адекватность и прогностические свойства модели. Методика основана на сравнении 4 показателей адекватности и прогнозировании математических моделей: параметр Бокса-Ветца, дисперсия адекватности, коэффициент детерминации и средняя относительная ошибка аппроксимации.

На основе разработанной методики селекции была выбрана наиболее адекватная математическая модель влияния концентрации ЛЭ на предел текучести литейных никелевых СС: Г Г-0Д97-.хс, -0,393-0,777-х,, + 0,800-+0,039-+

Синдром п = Сигмоида1

Синдромп = Сигмоида,

Синдром13 = Сигмоида1

+ 0,077 • хм - ОД 18 • хс - ОД 33 • хТа + ОД 39 ■ хт + 0,999 • х„, + {+ 0,081 • хш + ОД 67 • хг< - 0,342 • Хрзи - 0,315 ■ х„ + 0,329 • хГ^ - 0,026;

^0,132-ха -0,185-%, -0,080-^ + 0,212-хш +0,031.+ + 0,028 • xAI - 0,056 • хс + 0,015 • хТа - 0,018 ■ хш + 0,056 ■ ха + + 0,094 ■ хш - 0,038 • xFt - 0,106 ■ xt3M + 0,542 -хв +0,027- хГрута + 0,056

^0,870 • хСг -0397-хСа - 0,223 • х№ + 0,999 • хш + 0,830 • + 4

+ 0,309 ■ хм - 0,332 ■ хс - 0,196 • хТа - 0,212 • хм - 0,247 ■ xs + + 0,007 ■ хш - 0,523 ■ хе, - 0,147 ■ хг1М - 0,008 ■ х„ + 0,073 • хГрут + 0,091у Синдром21 = Сигмоидаг(~0,371 • Синдром + 0,999 -Синдро^ -0,708 • Синдром, + ОДЗО) Синдром.ц = Сиглюида2(~ ОД 77 • Синдромп + 0,419 ■ Синдром]2 - 0,676 • Синдром13 - 0,482)

502 = 0,999-Сыкфол^, -0,917-Синдром^ -0,738

_ 903-ст02+1121 ■*0.2 _ 2

(5)

где Синдром - сигнал нейрона с предыдущего слоя на нейрон текущего слоя; х - числовые данные подаваемые на вход ИНС (концентрация ЛЭ); а0 г - расчетное значение предела текучести;

Для поиска состава литейных никелевых СС, обладающего максимальным пределом текучести, использовался метод сопряженных градиентов, так как данный метод учитывает не только направление градиента на текущем шаге, но и направление предыдущего. В качестве параметра оптимизации использовался отклик функции, представляющую собой математическую модель №11.

Алгоритм поиска максимального значения математической модели (см. рисунок 3):

Шаг 1. Принять х0 за центр области определения модели (оптимальный диапазон концентраций).

Шаг 2. Вычислить градиент в точке х0 - рй = £гас! 0 = /'(х0). Шаг 3. Перейти в точку х^ = +г\р с заданным шагом г|. Шаг 4. Вычислить градиент ¿гас!у+] =

2*гас1 Т;+х ^гас! ,+1 - &гас! •)

Шаг 5. Вычислить коэффициент сопряжения р,+! =---—.

Шаг 6. Вычислить новое сопряженное направление (длину вектора) Р]+\ = Эу-1-Ру -&гас!у+1.

Шаг 7. Повторить шаги 3-6 до выполнения условия /(дгу )< /(ху+)).

С использованием выбранной математической модели методом сопряженных

градиентов по поверхности отклика определен состав литейного никелевого СС под условным названием «Нейростом» (см. таблицу 1), имеющего

Рисунок 3 - Поиск максимального значения функции по поверхности отклика методом сопряженных градиентов

Таблица 1

Состав разработанного литейного никелевого СС «Нейростом», вес. %

Элемент № а Мо С Та 81 Мп гам В

Концентрация 65,881 25,090 1,480 4,000 0,113 0,685 0,143 1,116 0,472 0,020

На разработанную систему автоматизированного синтеза литейных никелевых СС получено свидетельство РосПатента о регистрации программы.

Пятая глава посвящена исследованию свойств разработанного сплава «Нейростом». Исследовались физико-механические, коррозионные и литейные показатели сплава и сравнивались с серийным сплавом «Медар-сервис».

Для изготовления заготовок сплава «Нейростом» применялись стандартные шихтовые материалы, используемые при производстве никельсодержащих сплавов. Выплавка заготовок производили в вакуумной индукционной печи УППФ-ЗМ с электрокорундовым тиглем.

Шихтовые заготовки серийного сплава «Медар-сервис» закупались у производителя и представляли собой прутки диаметром 15мм и длиной 200 мм.

Каждая выплавка подвергалась спектральному анализу на оптико-эмиссионном спектрометре БРЕСГООМАХх, чувствительность которого по большинству элементов составляет 0,001% (по некоторым до 0,0001%). Химический состав сплавов приведен в таблице 2 и таблице 3.

Для возможности сравнения свойств сплава «Нейростом» со свойствами сплава «Медар-сервис» были отлиты методом литья по выплавляемым моделям образцы для испытаний на физико-механические свойства (предел текучести с остаточной деформацией 0,2%, предел временного сопротивления, относительное удлинение, твердость по Виккерсу, КТР, коррозионная стойкость).

Испытания на статическое растяжение (разрыв) проводились по ГОСТ 1497-84 на испытательной машине 2\У1ск-Р.ое11 ¿100 при комнатной температуре. Результаты исследования временного сопротивления, условного предела текучести и относительного удлинения приведены на рисунке 4.

Испытания на твердость по Виккерсу проводились по ГОСТ 2999-75

на твердомере ТП при комнатной температуре. Результаты исследования твердости приведены на рисунке 5.

Таблица 2

Химический состав разработанного литейного никелевого стоматологического сплава «Нейростом» (никель основа), %

Элемент Легирующие элементы Примеси

Сг Мо W С Та Si Мп В Се Nb Fc A1 Си Са S Р

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 0,0052

I Таблица 3

Химический состав серийного литейного никелевого стоматологического сплава «Медар-сервис» (никель основа), %

Элемент Легирующие элементы Примеси

Сг Мо Nb С Мп Si Fe В Се W Та А1 Си Са s Р

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 0,0088

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 у-твердого раствора и у'-фазы разработанного сплава и повышает его прочностные характеристики.

I

Кроме того, в состав разработанного сплава входит тантал, который является у'-образующим элементом и стабилизирует выделение упрочняющей у'-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 1лте18 Ь76 в интервале температур от 20°С до 600°С. Разброс свойств по КТР для сплава «Нейростом» составляет 13,21... 13,40-10 К"1, против соответственно В^Т.ЛЗ^ОТО^К"' для сплава «Медар-сервис».

Нейростом

Медар-сервис

I Предел прочности, МПа ■ Твердость (НУ 10)

□ Предел текучести, МПа SS Пластичность, %

Рисунок 4 -Результаты механических испытаний образцов сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис»

13,6 13,4 13,2 13 £12,8 S 12,6

12,4 12Д 12 11,8

Стоматологическая керамике

Рисунок 5 - Коэффициент термического расширения в диапазоне температур 20-600°С для сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» и керамической массы Duceram® PLUS

Нейростом

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 Мо.

Испытания на коррозионную стойкость проводились по ГОСТ Р 51767-2001 (Приложение А) с помощью фотоколориметра НатаС-200. Разброс свойств 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...1,57мг/см2, против свойств для сплава «Медар-сервис» соответственно 2,36...2,76 мг/см2, 0,16...0,23 мг/см2,0,12.. .0,16 мг/см2 и 2,64...3,15 мг/см2.

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 у-твердого раствора и инициирующие образование карбидов типа Ме2зСб на границах зерен.

В отличие от «Медар-сервис», «Нейростом» имеет более высокую концентрацию церия, что способствует наиболее эффективному устранению вредного влияния Б, 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 4

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

Сплав Критические температуры, "С Интервал кристаллизации, °С

Т

«Нейростом» 1358 1321 37

«Медар-сервис» 1351 1303 48

Сужение интервала кристаллизации разработанного сплава «Нейростом» происходит в основном за счет повышения температуры солидус. Это вызвано тем, что вольфрам в сплаве повышает термическую стабильность у-твердого раствора, а также влиянием у'-фазы №эТа, 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 изготовления единичной стоматологической отливки.

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 и-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

ж

Рисунок 6 - Комплексная проба Купцова-Нехензи

Рисунок 7 - Специализированная проба по ГОСТ Р 51767-2001

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 вместе ответвления 11-образного канала получается жестко закрепленной, а нижняя может при усадке свободно перемещаться вверх. Внизу, между свободным концом прутка и кромкой канала, образуется усадочный зазор А/, 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.

Таблица 5

Литейные свойства образцов сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» на жидкотекучесть по комплексной пробе

Нейростом Медар-сервис

Жидкотекучесть по комплексной пробе, мм 376 369

Жидкотекучесть по пециализированной пробе, мм 1,95 1,91

Сумма длин трещин, мм 2,66 ЗД1

Склонность к образованию усадочных пороков: - концентрированная усадочная раковина, % - объем усадочных пор, % 1,54 2,79 1,69 2,86

Линейная усадка, % 2,13 2,17

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 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 А. Результаты исследования на жидкотекучесть приведены в таблице 5.

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 5 сплав «Нейростом» обладает большей 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.

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 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 у-твердого раствора и устраняющих вредное влияние примесей, а также меньшей шириной интервала кристаллизации.

Сплав «Нейростом», при плавке как в промышленных, 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 14Ю...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 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. Танеев, A.A. Классификация элементов периодической системы

Д.И. Менделеева по их влиянию на служебные свойства никелевых стоматологических сплавов / Танеев A.A., Шайхутдинова Е.Ф., Никифоров П.Н. //Литейщик России. - 2009. - №12. - С.32-34.

2. Танеев, A.A. Методика аналитического синтеза стоматологических сплавов / Танеев A.A., Шайхутдинова Е.Ф., Федорова H.A. // Ползуновский вестник. - 2005. - № 2. - С. 85-88.

Другие статьи и материалы конференций:

1. Танеев, A.A. Современные сплавы, применяемые в бюгельном протезировании / Танеев A.A., Шайхутдинова Е.Ф. // Авиационно-технологические системы: Межвуз. сб. науч. тр. - Уфа: Изд-во УГАТУ, 2004.-С. 115-121.

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

3. Танеев, A.A. Компьютерный синтез никелевых стоматологических сплавов / Танеев A.A., 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. Танеев, A.A. Методика компьютерного синтеза никелевых сплавов, применяемых для изготовления неснимаемых зубных протезов / Танеев A.A., Шайхутдинова Е.Ф. // Ползуновский альманах - 2006. - №3. - С. 110-113.

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

6. Танеев, A.A. Нейросетевые подходы к проектированию новых никелевых стоматологических сплавов / Танеев A.A., 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.

8. Шайхутдинова, Е.Ф. Выбор легирующего ряда для никелевых стоматологических сплавов / Шайхутдинова Е.Ф., Танеев A.A., 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. Танеев, A.A. Исследование эксплуатационных свойств разработанного никелевого стоматологического сплава / Танеев A.A., 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., Танеев A.A. // 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 / Танеев A.A., Смирнов В.В., Никифоров П.Н. -ГОУ ВПО УГАТУ. - Учебное электронное издание. - Уфа: УГАТУ, 2010. -1 электрон, опт. диск (CD-ROM); 12 см (per. свид. № 19527 от 30.06.2010).

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

16. Пат.2277602 Российская Федерация, МПК7 С 22 С19/05, А61К6/04. Литейный сплав для стоматологии / Танеев A.A., 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 С 22 С19/05, А61К6/04. Сплав на никелевой основе для стоматологических изделий под керамику / Танеев A.A., 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 / Танеев A.A., Шайхутдинова Е.Ф. Дата регистрации 28.05.2009.

Диссертант

Шайхутдинова Е.Ф.

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 1/16 Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman. Усл. печ. л. 1,25. Уч.- изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 128

ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Центр оперативной полиграфии 450000, Уфа - центр, ул. К.Маркса, 12

Перечень сокращений.

Введение.

Глава 1. Современное состояние проблемы синтеза стоматологических сплавов.

1.1. Анализ современных стоматологических сплавов и предъявляемых к ним требований.

1.1.1. Анализ развития стоматологических сплавов.

1.1.2. Условия работы зубных протезов и требования, предъявляемые к стоматологическим сплавам.

1.1.2.1. Коррозионная стойкость.

1.1.2.2. Биологическая совместимость.

1.1.2.3. Физико-механические свойства современных стоматологических сплавов.

1.1.2.4. Литейные свойства и технологичность современных стоматологических сплавов.

1.1.2.5. Сравнительный анализ современных стоматологических сплавов и основные направления их развития.

1.1.3. Анализ современных литейных никелевых стоматологических сплавов.

1.2. Анализ методов синтеза, применяемых для разработки сплавов.

1.3. Выводы по главе 1.

1.4. Постановка задачи синтеза сплавов.

Глава 2. Методики исследования.

2.1. Общая методика синтеза литейных никелевых стоматологических сплавов.

2.1.1. Методы математического моделирования синтеза сплавов.

2.1.1.1. Методы распознавания образов.

2.1.1.2. Методы регрессионного анализа.

2.1.1.3. Методы оптимального планирования эксперимента.

2.1.1.4. Метод группового учета аргументов.

2.1.1.5. Методы на основе искусственных нейронных сетей.

2.1.1.6. Сравнительный анализ применимости математических методов.

2.1.2. Методика синтеза литеных никелевых стоматологических сплавов

2.2. Методика отливки образцов.

2.3. Методика испытаний образцов на статическое растяжение (разрыв).

2.4. Методика испытаний образцов на твердость по Виккерсу.

2.5. Методика испытаний образцов на коэффициент термического расширения в интервале температур от20°С до 600°С.

2.6. Методика испытаний образцов на коррозионную стойкость.

2.7. Методики исследования литейных свойств.

2.7-1. Методика исследования литейных свойств по комплексной пробе. 64 2.7.2. Методика исследования жидкотекучести по специализированной пробе.

2.8. Методика металлографических исследований.

2.9. Методика математической обработки результатов эксперимента.

Глава 3. Информационное обеспечение методики синтеза литейных никелевых стоматологических сплавов и выбор легирующих элементов, определяющих их свойства.

3.1. Особенности информационного обеспечения при решении проблемы синтеза литейных никелевых стоматологических сплавов.

3.2. Разработка базы данных.

3.2.1. Выбор архитектуры базы данных.

3.2.2. Концептуальное проектирование и разработка структуры базы данных.

3.3. Разработка информационно-поисковой системы.

3.4. Повышение информативности базы данных.

3.5. Выбор легирующих элементов, определяющих свойства литейных никелевых стоматологических сплавов.

3.5.1. Классификация легирующих элементов по их влиянию на свойства литейных никелевых стоматологических сплавов.

3.5.2. Оценка оптимальных диапазонов концентраций легирующих элементов.

3.5.2.1. Легирующие элементы положительно влияющие на физико-механические свойства литейных никелевых стоматологических сплавов.

3.5.2.2. Легирующие элементы положительно влияющие на коррозионную стойкость и биосовместимость никелевых стоматологических сплавов.

3.5.2.3. Легирующие элементы положительно влияющие на литейные свойства литейных никелевых стоматологических сплавов.

3.5.2.4. Оценка оптимальных диапазонов концентраций легирующих элементов с учетом их влияния на свойства литейных никелевых стоматологических сплавов.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. Разработка автоматизированной системы синтеза литейных никелевых стоматологических сплавов.

4.1. Метод искусственных нейронных сетей.

4.1.1. Многослойный персептрон.

4.1.2. Обучение методом обратного распространения ошибок.

4.1.2.1. Общие положения.

4.1.2.1. Метод градиентного спуска.

4.1.2.2. Метод сопряженных градиентов.

4.1.2.3. Метод модифицированный РагТап.

4.1.2.4. Квазиньютоновский метод ВБвВ.

4.1.3. Применение метода искусственных нейронных сетей при создании новых никелевых стоматологических сплавов.

4.1.4. Критерии оценки и селекции математических моделей полученных с помощью метода искусственных нейронных сетей.

4.1.5. Анализ полученных результатов.

4.2. Использование метода сопряженных градиентов для поиска оптимального состава никелевого стоматологического сплава.

4.3. Выводы по главе 4.

Глава 5. Исследование свойств разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.1. Технология выплавки разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.2. Исследование физико-механических свойств разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.2.1. Испытания на кратковременную прочность разработанного никелевого стоматологического сплава.

5.2.2. Испытания на твердость по Виккерсу разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.2.3. Испытания на коэффициент термического расширения в интервале температур от 20°С до 600°С разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.2.4. Испытания на коррозионную стойкость разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.2.5. Исследование литейных свойств разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.2.5.1. Исследование литейных свойств разработанного литейного никелевого стоматологического сплава по комплексной пробе

5.2.5.2. Исследование жидкотекучести разработанного литейного никелевого стоматологического сплава по специализированной пробе.

5.2.6. Исследование структуры разработанного литейного никелевого стоматологического сплава.

5.3. Выводы по главе 5.

Актуальность темы

В настоящее время значительная часть взрослого населения России страдает от частичной потери зубов. Среди них преимущественно пациенты со значительными дефектами зубных рядов, которые представляют большую сложность при протезировании.

Важнейшей проблемой стоматологии является сложность производства высококачественных и недорогих зубных протезов на основе конструкционных материалов, из которых наиболее приемлемыми являются металлы и их сплавы. Прежде всего, это связано с их высокой прочностью и пластичностью, а также сравнительно простой технологией переработки металлов в изделие.

На протяжении многих лет в ортодонтологии применяются золотые сплавы, так как это наиболее технологичный материал, не вызывающий отрицательных реакций организма. В то же время, в связи с высокой стоимостью благородных металлов, а также с их недостаточной прочностью, твердостью и повышенной истираемостью, в настоящее время ведется интенсивный поиск металлов и сплавов, способных заменить золото и другие благородные металлы. В частности, значительные успехи были достигнуты при введении в ортопедическую стоматологию сплавов на основе недрагоценных металлов. В настоящий момент для производства протезов используются никелевые и кобальтовые сплавы. Эти сплавы имеют хорошие физико-механические свойства, однако сравнительный анализ показывает, что технологические характеристики кобальтовых сплавов существенно ниже. Прежде всего, они имеют высокую температуру плавления, большую усадку и низкую жидкотекучесть, что создает большие проблемы при литье тонкостенных конструкций [66]. Кроме того, микроскопический анализ прочности соединения сплавов на основе кобальта с керамикой выявляет его низкую прочность [66], что связано с повышенной окисляемостью поверхностного слоя кобальтовых сплавов.

С учетом вышесказанного для изготовления протезов в ортопедической стоматологии литейные никелевые сплавы более перспективны. Они имеют ряд преимуществ, прежде всего это достаточная прочность, хорошая технологичность. У сплавов на основе никеля относительно низкая температура плавления, хорошая жидкотекучесть, и что немаловажно, хорошее соединение металла с керамикой.

Следует, однако, отметить, что на данный момент не существует никелевых сплавов, полностью отвечающих требованиям ортопедической стоматологии, поэтому необходимо создание новых сплавов.

Существующие методы разработки новых сплавов имеют ряд недостатков (большие временные и материальные затраты и др.). В условиях рыночной экономики и дороговизны некоторых необходимых легирующих элементов следует ориентироваться на разработку и применение более экономных методик создания новых сплавов. Разработка и развитие формальных методов прогнозирования свойств стоматологических сплавов (СС), опирающихся на использование методов классического металловедения и математического моделирования, относятся к наиболее приоритетным и актуальным научно-техническим задачам. В связи с этим возникает необходимость в систематизации, обобщении и анализе многочисленных результатов исследований по проблеме синтеза СС и выработке новых подходов к прогнозированию свойств сплава.

Целью данной работы является разработка нового литейного никелевого СС на основе синтеза сплавов с применением системы автоматизированного проектирования, который бы минимизировал временные и материальные затраты.

Для этого были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка метода синтеза литейных никелевых СС с применением системы автоматизированного проектирования.

2. Разработка математической модели влияния легирующих элементов (ЛЭ) на наиболее значимое физико-механическое свойство (предел текучести) литейных никелевых СС и программная реализация алгоритмов расчета с использованием метода искусственных нейронных сетей (ИНС).

3. Создание тематической базы данных (БД) по современным литейным никелевым СС и разработка метода восстановления недостающей информации в БД о свойствах литейных никелевых СС.

4. Разработка нового литейного никелевого СС и технологического процесса литья зубных протезов из данного сплава.

5. Экспериментальная оценка эффективности разработанной методики синтеза литейных никелевых СС на основе исследования физико-механических и литейных свойств разработанного сплава в зависимости от технологических параметров литья.

Методы исследований

Поставленные в работе задачи решались на основе методов физического металловедения, теории вероятностей и математической статистики, методов математического моделирования, автоматизированного проектирования.

Достоверность полученных результатов обосновывается:

1. Применением основных положений теории физического металловедения, теории вероятностей и математической статистики, методов математического моделирования, автоматизированного проектирования, теории биохимических процессов.

2. Обработкой результатов экспериментальных исследований структуры, свойств и оценки качества отливок из разработанного сплава, полученных на современном оборудовании, статистической обработкой результатов и сопоставлением их с данными теоретического анализа.

3. Сравнением полученных результатов с результатами аналогичных или близких постановок и решений отечественных и зарубежных авторов.

На защиту выносятся:

1. Метод синтеза литейных никелевых СС по данным пассивного эксперимента.

2. Математическая модель влияния ЛЭ на предел текучести литейных никелевых СС.

3. Результаты оценки эффективности разработанной методики синтеза сплавов путем сравнения физико-механических и литейных свойств разработанного сплава со свойствами серийного сплава «Медар-сервис».

4. Тематическая БД по современным литейным никелевых СС.

5. Метод повышения информативности БД.

Научная новизна научно-технических решений обусловлена тем, что в работе впервые:

6. разработана методика синтеза литейных никелевых СС, основанная на априорной информации о составах и свойствах известных СС;

7. разработана методика расчета математических моделей влияния состава СС на его предел текучести, с использованием автоматизированной системы синтеза сплавов, реализующей метод ИНС;

8. решена проблема наполнения БД по коэффициенту термического расширения (КТР) в диапазоне температур 20-600°С, что позволило провести сравнительный анализ литейных никелевых СС, полученных из разных источников;

9. рассчитаны математические модели влияния концентраций ЛЭ на предел текучести никелевых СС, с использованием метода ИНС;

10. разработана классификация легирующих элементов по их положению в периодической таблице Д.И. Менделеева с учетом их влияния на свойства литейный никелевых СС.

Практическая ценность работы:

1. разработана методика синтеза литейных никелевых 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. на основе разработанной методики рассчитан химический состав нового литейного никелевого СС, исследованы его физико-механические и литейные свойства, проведено их сравнение со свойствами серийного сплава «Медар-сервис»;

3. впервые создан банк данных с глубиной поиска 30 лет по 2009 год включительно по химическим составам и свойствам литейных никелевых СС. Разработана проблемно-ориентированная БД и осуществлена программная реализация информационно-поисковой системы (ИПС), применение которой является необходимой основой для разработки математической модели никелевых СС.

Новизна, значимость технических решений и приоритет разработок подтверждаются:

- свидетельством РосПатента №2004620060 об официальной регистрации базы данных «База данных по никелевым сплавам, применяемым в ортопедической стоматологии»;

- свидетельством о государственной регистрации программы ЭВМ №2009612746 «Автоматизированное проектирование никелевых стоматологических сплавов»;

- патентом РФ №2277602 «Литейный сплав для стоматологии»;

- патентом РФ №2284363 «Сплав на никелевой основе для стоматологических изделий под керамику»;

- докладами и публикациями на международных и всероссийских научных конференциях и в межвузовских научных сборниках.

Практическая реализация работы:

1. С использованием разработанной методики синтеза сплавов определен состав и произведена плавка нового сплава «Нейростом», исследованы его физико-механические и литейные свойства.

2. Практические результаты исследований внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО УГАТУ в виде практических занятий по дисциплине «Математическое моделирование и синтез сплавов» направления подготовки дипломированных специалистов 150200 - Машиностроительные технологии и оборудование по специальности 150204 - Машины и технология литейного производства.

Апробация работы

Основные результаты работы и отдельные ее разделы доложены и обсуждены на научных конференциях и семинарах, в том числе:

Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (г. Москва, 2003, 2004, 2005, 2007 г.), Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (г. Казань, 2004 г.), Международном форуме «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2006 г.), Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Проблемы современного энергомашиностроения» (г. Уфа, 2002, 2004 г.), Российской научно-технической конференции «Мавлютовские чтения» (г. Уфа, 2006, 2008, 2009, 2010 г.), Всероссийской зимней школе аспирантов и молодых ученых с международным участием (г. Уфа, 2009, 2010 г.).

Также была произведена апробация разработанного сплава «Нейростом» в производственных условиях в литейном цехе ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение» и в лабораторных условиях кафедры ортопедической стоматологии ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет», результаты апробации подтверждены соответствующими актами.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 37 научных работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах, 13 статей в тематических сборниках и сборниках трудов научно-технических конференций международного и российского значения, 15 тезисов докладов на международных и всероссийских научно-технических конференциях, 1 свидетельство РосПатента об официальной регистрации базы данных, 1 свидетельство о государственной регистрации программы ЭВМ, 2 патента РФ и 4 учебно-методические разработки.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 125 наименований и 2 приложений; содержит 168 страниц текста основного содержания, 20 страниц приложения, 36 рисунка, 22 таблицы, 53 формул.

Личный вклад автора

В работе представлены научные и практические результаты, полученные автором в рамках разработанной A.A. Танеевым комплексной методики синтеза жаропрочных никелевых сплавов и разработанной П.Н. Никифоровым методики синтеза жаропрочных никелевых сплавов для отливок методами физико-химического анализа и математического моделирования.

Диссертанту принадлежат: разработка методики синтеза литейных никелевых СС, постановка задач экспериментальных исследований и разработка основных методик, личное участие в проведении исследования в лабораторных условиях, внедрении результатов в учебный процесс.

В публикациях, выполненных в соавторстве, вклад диссертанта состоял в непосредственном участии в этих работах от постановки задачи и выполнения конкретных исследований до анализа полученных результатов.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и приведена общая характеристика работы.

В первой главе проведен обзор существующих СС, рассмотрены требования, предъявляемые к СС. Проанализированы современные СС и определены основные направления их развития. Рассмотрены существующие методы синтеза литейных никелевых СС и основные тенденции развития и особенности легирования литейных никелевых СС. Рассмотрены существующие методы синтеза сплавов. На основе проведенного анализа применимости методов синтеза сплавов для синтеза никелевых СС сформулированы цель и основные задачи ее решения. Определено научное направление решения проблемы синтеза никелевых сплавов, применяемых для изготовления литых зубных протезов.

Во второй главе проведен анализ методов математического моделирования и разработана общая методика синтеза литейных никелевых СС, обоснованы и описаны ее основные этапы. Кроме этого рассмотрены основные методики, применяемые в диссертационной работе: методика отливки образцов, методики исследования физико-механических свойств структуры нового литейного никелевого СС и серийного сплава «Медар-сервис»

В третьей главе рассмотрена необходимость разработки БД по литейным никелевым СС, обоснован выбор ее архитектуры и структуры, описаны структура и характеристики информационно-поисковой системы (ИПС) к БД для информационного обеспечения процесса проектирования. Рассмотрена и решена проблема информативности БД. Также на основе анализа статистической информации, содержащейся в БД определены диапазоны концентраций ЛЭ, соответствующие литейным никелевым СС с максимальными свойствами, и выявлены ЛЭ, оказывающие наибольшее влияние на свойства литейных никелевых сплавов, используемых для получения металлокерамических протезов.

В четвертой главе разработана методика построения математических моделей влияния ЛЭ на свойства никелевых СС с применением аппарата ИНС. Разработана система автоматизированного проектирования литейных никелевых СС, с помощью которой получены математические модели и определен состав литейного никелевого СС, обладающего максимальным пределом текучести.

Пятая глава посвящена исследованию свойств разработанного сплава. Приведены методики: изготовления керамической формы по выплавляемым ^ моделям, плавки и заливки образцов, испытания образцов, определение литейных свойств сплавов. Рассмотрены расчетные данные исследований физико-механических и литейных свойств синтезированного никелевого СС «Нейростом». Результаты исследований позволяют рекомендовать синтезированный сплав к серийному производству металлокерамических протезов.

В приложениях приведены:

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

2. Рисунки из главы 3.

5.3. Выводы по главе 5

Сопоставление литейных никелевых СС «Нейростом» и «Медар-сервис» показывает, что разработанный литейный никелевый СС обладает более оптимальным набором свойств. «Нейростом» имеет высокие прочностные характеристики в сочетании с достаточной пластичностью (см. таблицу 5.2). Полученные данные обосновываются тем, что вольфрам, входящий в состав у-твердого раствора и у'-фазы разработанного сплава «Нейростом», повышает его прочностные характеристики. А при низком содержании ТЧЬ вольфрам способствует повышению пластических свойств разработанного литейного никелевого СС.

Тантал является у'-образующим элементом и стабилизирует выделение упрочняющей у'-фазы в сплаве «Нейростом», что повышает его прочностные свойства и твердость разработанного по сравнению с серийным сплавом «Медар-сервис».

Снижение содержания молибдена и кремния гарантирует повышение пластичности «Нейростом».

В отличие от «Медар-сервис», «Нейростом» имеет более высокую концентрацию церия, что помогает наиболее эффективно устранить вредное влияние 8 и позволяет повысить прочностные свойства сплава (см. таблицу 5.2).

Анализ результатов испытаний образцов сплавов «Нейростом» и «Медар-сервис» на КТР в интервале температур 20-600°С (см. таблицу 5.3) показал, что разработанный сплав обладает несколько меньшим КТР, что обеспечивается снижением концентрации Мо. Помимо этого, для оптимального значения КТР в разработанном сплаве повышено содержание углерода.

Разброс свойств по потере массы сплава «Нейростом» ниже в 2 раза, чем у сплава «Медар-сервис», что свидетельствует о высокой коррозионной стойкости разработанного сплава (см. таблицу 5.4). Повышение коррозионной стойкости сплава «Нейростом» достигается путем небольшого повышения концентрации хрома, а также марганца и церия, которые, помимо устранения вредного влияния серы, повышают адгезию защитных окисных пленок.

Введение бора и снижение содержания кремния также повышает коррозионную стойкость сплава «Нейростом». Это связано с тем, что данные элементы снижают термодинамическую активность углерода и улучшают морфологию карбидов, которые снижают стабильность у-твердого раствора и инициируют образование карбидов типа МегзСб на границах зерен.

Сужение интервала кристаллизации разработанного сплава «Нейростом» происходит в основном за счет повышения температуры солидус. Связано это с тем, что вольфрам в сплаве повышает термическую стабильность у-твердого раствора, а также влиянием упрочнителя у'-фазы тантала, так как интерметаллидное соединение тантала с никелем кристаллизуется одним из самых последних. Относительное малое повышение температуры ликвидус можно объяснить тем, что в твердых растворах основное выделение теплоты кристаллизации происходит ближе к температуре ликвидус, тем самым увеличивается время стояния ликвидуса.

Сужение интервала кристаллизации приводит к уменьшению разветвленности дендритов, понижает температуру нулевой жидкотекучести и улучшает жидкотекучесть. Это можно объяснить тем, что 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.

Результаты испытания показали, что литейные свойства разработанного сплава «Нейростом» находятся на уровне свойств серийного сплава «Медар-сервис».

Однако некоторое повышение показателей жидкотекучести и снижение линейной усадки (см. таблицы 5.6 и 5.9) разработанного сплава достигается путем введения в сплав тантала, улучшает смачиваемость формы и снижает ликвацию. Также повышению литейных свойств разработанного сплава способствует введение в сплав церия, а снижение концентрации кремния, позволяет несколько снизить литейную усадку.

Согласно таблице 5.7 сплав «Нейростом» обладает большей трещиноустойчивостью, чем сплав «Медар сервис». Это можно объяснить тем, что сплав «Нейростом» имеет достаточную пластичность при высоких прочностных показателях (см. таблицу 5.2) и меньшую величину литейной усадки (см. таблицу 5.9), чем сплав «Медар сервис».

Понижение склонности к образованию усадочных пороков сплава «Нейростом» (см. таблицу 5.8) можно объяснить уменьшением разветвленности дендритов (см. рисунок 5.3), что способствует улучшению питания микрообъемов отливок и уменьшает склонность к усадочной пористости.

При одинаковых параметрах технологического процесса литья сплав «Нейростом» имеет более совершенное дендритное строение, чем серийный сплав «Медар-сервис», что можно объяснить введением в сплав «Нейростом» элементов повышающих стабильность у-твердого раствора и устраняющих вредное влияние примесей, а также меньшей шириной интервала кристаллизации.

Сплав «Нейростом», при плавке как в промышленных, 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 14Ю.1440°С. Наблюдения показали, при данной температуре разработанный сплав оптимально заполняет все полости формы.

Таким образом, исследования проведенные в лабораторных условиях, позволяют дать следующие рекомендации:

1. Здоровые отливки образцов из сплава «Нейростом» могут быть получены без заметных литейных дефектов методом литья по выплавляемым моделям.

2. Для получения бездефектных литых образцов с установленными при исследовании свойствами могут быть рекомендованы температуры заливки сплава 14Ю.1440°С.

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

4. На состав сплава «Нейростом» получен патент РФ №2284363.

155

Заключение

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 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».

1. 96Е metal-ceramic alloy. - <URL: http://www.pentron.com> - Jeneric Clinical Technologies, LLC, USA.

2. Anusavice, K.J. Influence of Metal Thickness on Stress Distribution in Metal-Ceramic Crowns / K.J. Anusavice, B. Hojjatie and P.H. Dehoff // Journal Dental Research. September, 1986. - 65(9). - P. 1173-1178.

3. Augthum, M. Vergleichende Untersuchungen wir Zeilvenraglichkeit an verschiedenen Zeilkulturen bei metalischen Werksvoffen der Kronen- und Brucken-prothetik / M. Augthum, A. Brauner, R. Kaden // Deutsche Zahnärztliche Zeilschnft- 1988.-43. F.1051-1054.

4. Bayramoglu, G. The effect of pH on the corrosion of dental metal alloys / G. Bayramoglu, T. Alemdaroglu, S. Kedici & A. A. Acsut // Journal of Oral Rehabilitation. 2000. - 27. - P. 563-575.

5. Codd, E.F. Providing OLAP (On-Line Analytical Processing) to user-analysts: An IT mandate / E.F. Codd, S.B. Codd, C.T. Salley // Technical report. -1993.

6. Craig, R.G. Cytotoxicity of experimental casting alloys evaluated by cell culture tests / R.G. Craig, C.T. Hanks // Journal Dental Research. 1990. - 69(8) -P. 1539 1542

7. Drapal, S. Teorie spojeni kovu s keramikou // Progresdent. 1998. - 1. -S. 32-35.

8. Eisering, R. Biologische Prüfling von vthnavhchen Aufhrenn-Legierungen / R. Eisering, J. Win, B.A. Rahn // Schweiz Mischr Zahnmed. 1986. - 96. -F. 500-520.

9. Hinman, R. W. A Technique for Characterizing Casting Behavior of Dental Alloys / R. W. Hinman, J. A. Tesk, R. P. Whitlock, E. E. Parry & J.S. Durkowski // Journal Dental Research. -1985. February. - 64(2). - P. 134-138.

10. Jaffar, J. The CLP(R) language and system / J. Jaffar, S. Michaylov, P.J. Stuckey, R.H.C. Yap // ACM Transactions on Programming Launguages and Systems. 1992. - 14(3). - P. 339—395.

11. Jelenko Product. <URL: http://www.jelenko.com> Jelenko, United States of America.

12. Kappert, H.F. ZellkulturprUftmg von dentallegierungen / H.F. Kappert, B. Saaler, T. Beck // Phillip Journal. 1994. - 11. - P. 281-288.

13. Kedici, S.P. Corrosion behavior of dental metals and alloys in different media / S.P. Kedici, A. Abbas Acsut, M. Ali Kilicarslan, G. Bayramoglu & K. Gokdemir // Jornal of Oral Rehabilitation. 1998. - 25. - P. 800-808.

14. Lecom-Bechers, O. Study of microporosity formation in nickel-base superalloys // Metallurgical Transactions. 1988. - Vol. 19A. - №9. - P. 23412350.

15. Mackert, J.R. Measurement of Oxide Adherence to PFM Alloys / J.R. Mackert, E.E. Parry Jr., D.T. Hashinger & C.W. Fairhurst // Journal Dental Research.- 1984.-November. 63(11).-P. 1335-1340.

16. Mills, P.M. Neuro-Adaptive Process Control. Practical Approach / P.M. Mills, A.Y. Zomaya, O.O. Tade London: John Whiley & Sons, 1995. - 534 p.

17. Moulin, P. Influence of surface treatment on adherence energy of alloys used in bonded prosthetics / P. Moulin, M. Degrange & B. Picard // Journal of Oral Rehabilitation. 1999. - 26. - P. 413-421.

18. Produkte: Legierungen. <URL: http://www.bego.com> Bego, Deutschland.

19. Rummelhart, D.E. Learning representations by back-propagating errors / D.E. Rummelhart, G.E. Hinton, R.J. Williams // Nature 1986. - V. 323. -P.533-536.

20. Senay, C. In vitro evaluation of the effect of a current bleaching agent on the electrochemical corrosion of dental alloys / Canay Senay, C.C. Murat, Cehreli & Semra Bilgic // Journal of Oral Rehabilitation. 2002. - 29. -P. 1014-1019.

21. Strietzel, R. Nickel-Chrome Alloys: why not? Publications.

22. URL: http://www.bego.com> Bego, Germany.

23. Suprem Cast-SB Ligas Metálicas. <URL: http://www.talladium.com.br> -Talladium do Brasil, Brasil.

24. Wataha, J.C. The Release of Elements of Dental Casting Alloys into Cell-culture Medium / J.C. Wataha, R.G. Craig, C.T. Hanks // Journal Dental Research. 1991.-70(6).-P. 1014-1018.

25. Абраимов, H. В. Химико-термическая обработка жаропрочных сталей и сплавов / Н. В. Абраимов, Ю. С. Елисеев. М.: Интермет Инжиниринг, 2001. - 622 с.

26. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Программированное введение и планирование эксперимента / Ю.П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 1976. - 279 с.

27. Арменский, А.Е. Тензорные методы построения информационных систем / Отв. ред. М.Л.Селезнев. М.: Наука, 1989. - 148с.

28. Биомедицинское материаловедение: учебное пособие / С. П. Вихров и др. М.: Горячая линия - Телеком, 2006. - 383 с.

29. Бобылев, A.B. Механические и технологические свойства металлов: Справочник / A.B. Бобылев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1987. - 208с.

30. Бродский, В.З. Введение в факторное планирование эксперемента / В.З. Бродский; АН СССР. М.: Наука, 1976. - 223 с.

31. Брэмер, С. Зубной протез отображение природы // Клиническая стоматология. - 1998. - Март. - №1. - С. 66-72.

32. Ван Нурт, Р. Основы стоматологического материаловедения / Ричард Ван Нурт. М.: КМК-Инвест, 2004. - 304 с.

33. Вапник, В.Н. Теория распознавания образов. М.: Наука, 1974. - 415с.

34. Васильев, В.И. Интеллектуальные системы управления с использованием нейронных сетей: Учеб. пособие. Уфа: УГАТУ, 1997. -92с.

35. Воздвиженский, В.М. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении: Уч. пособие для вузов по спец. "Машины и технология лит. пр-ва" / В.М. Воздвиженский, В.А. Грачев, В.В. Спасский. М.: Машиностроение, 1984. - 432 с.

36. Воздвиженский, В.М. Планирование эксперимента и математическая обработка результатов в литейном производстве: Учебное пособие. -Ярославль: Ярослав, политех, ин-т, 1985. 83с.

37. Вучков, И.Н. Прикладной линейный регрессионный анализ / Пер. с болг. Ю.П.Адлера. М.: Финансы и статистика, 1987. - 238с.

38. Танеев, A.A. Классификация элементов периодической системы Д.И. Менделеева по их влиянию на служебные свойства никелевых стоматологических сплавов / Танеев A.A., Шайхутдинова Е.Ф., Никифоров П.Н. //Литейщик России. 2009. - №12. - С.32-34.

39. Танеев, А. А. Синтез сплавов: Учеб. пособие. Ч.1.: Физико-химические методы оптимизации состава сплавов / А. А. Танеев, Е. Р. Готовцева. -Уфа: УГАТУ, 2000. 108с.

40. Танеев, A.A. Информационное обеспечение методики компьютерного проектирования никелевых стоматологических сплавов / A.A. Танеев, Е.Ф. Шайхутдинова // Вестник Алтайского государственного технического университета. 2005. - №3-4. - С. 136-139.

41. Танеев, A.A. Подходы к автоматизации проектирования новых литейных жаропрочных никелевых сплавов / A.A. Танеев, О.С. Нургаянова // Вестник алтайского государственного технического университета. 2005. -№3-4.-С. 112-115.

42. Горбань А.Н. Обучение нейронных сетей. М.: СП ПараГраф, 1991. -159 с.

43. Горелик, А. Л. Методы распознавания: учебное пособие для вузов /

44. A.Л. Горелик, В.А. Скрипкин. Изд. 4-е, испр. - М.: Высшая школа, 2004. -261 с.

45. ГОСТ 26371-84. Этилсиликат-40. Технические условия. -Введ. 1986-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 15 с.

46. ГОСТ 28818-90. Материалы шлифовальные из электрокорунда. Технические условия. Введ. 1991-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 8 с.

47. ГОСТ 9070-75. Вискозиметры для определения условной вязкости лакокрасочных материалов. Технические условия. Введ. 1977-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1975. - 11 с.

48. ГОСТ Р 51736-2001, Металлокерамика стоматологическая для зубного протезирования. Технические требования. Методы испытания. -Введ. 2002-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 13 с.

49. ГОСТ Р 51767-2001. Заготовки из сплавов на основе никеля для ортопедической стоматологии. Общие технические условия. — Введ. 2002-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 12 с.

50. Грабер М. 8С>Ь: Справочное руководство. М.: ЛОРИ, 2006. - 304 с.

51. Гуляев, Б.Б. Синтез сплавов. Основные принципы. Выбор компонентов. М.: Металлургия, 1984. - 160с.

52. Денисов, В.И. Оптимальное группирование, оценка параметров и планирование регрессионных экспериментов: Монография; В 2-х ч. /

53. B.И. Денисов, Б.Ю. Лемешко, Е.Б. Цой. Новосибирс: Новосиб. гос. техн.университет, 1993. 348 с.

54. Джонсон, Н. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента / Н. Джонсон, Ф. Лион; Пер с англ. под ред. Э. К. Лецкого. М.: Мир, 1981 .— 520 с.

55. Дуда, P.O. Распознавание образов и анализ сцен / Р. Дуда, П. Харт. Пер. с англ. Г.Г. Вайнштейна, A.M. Васьковского; Под ред. В.Л. Стефанюка.- М.: Мир, 1976.-511с.

56. Дунаев, С.Б. Intranet-технологии. М.: Диалог-Мифи, 1997. - 288 с.

57. Дьяконов, В. П. Maple 9.5/10 в математике, физике и образовании. -М.: СОЛОН-Пресс, 2006. 720 с.

58. Епифанов, Г.И. Физика твердого тела: Учеб. пособие для втузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1977. - 288с.

59. Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита их от окисления / Б.Е. Патон, Г.Б. Строганов, С.Т. Кишкин и др.; Под ред. Б.Е. Патона, АН УССР, Ин-т электросварки им. Е.О. Патона. Киев: Наукова думка, 1987.- 258с.

60. Зоркальцев, В.И. Метод наименьших квадратов: Геометрические свойства, альтернатив, подходы, прил. / Отв. ред. Е.Г. Анциферов, В.П. Булатов. Новосибирск: Наука, 1995. - 218с.

61. Ивахненко, А. Г. Непрерывность и дискретность. Переборные методы моделирования и кластеризации / А. Г. Ивахненко. Киев: Наукова думка, 1990. - 223 с.

62. Ивахненко, А.Г. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным. М.: Радио и связь, 1987. - 120с.

63. Каральник, Д.М. Микроскопические исследования и определение прочности соединения керамики с Ni-Cr и Со-Сг сплавами / Д.М. Каральник, Е. Ленц, Е. Манн, Е.Е. Сташевич, О.Д. Глазов // Стоматология. 1986. - Т.65.- №1. С.18-20.

64. Каталог фирмы BEGO, Германия // Спецвыпуск газ. «Зубной техник».- 2000. Август. - №3. - 11 с.

65. Корень, В.Н. Основные тенденции изучения и разработки сплавовдля ортопедической стоматологии / В.Н. Корень, Т.В. Хлебникова, Т.Б. Шашкина // Зубной техник. 1997. - 10. - С. 25-29.

66. Кремер, Н. Ш. Теория вероятностей и математическая статистика. -3-е изд. перераб. и доп. М.: ЮНИТИ-Дана, 2007. - 551 с.

67. Круг, Г.К. Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции / Т.К. Круг, Ю.А. Сосулин, В.А. Фатуев. М.: Наука, 1977. -208с.

68. Круглов, В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика / В.В. Круглов, В.В. Борисов. — 2-е изд. М.: Горячая линия-Телеком, 2002. -382с.

69. Линник, Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. 2-е изд., доп. и исправ. - М.: Гос. изд-во физико-математической лит., 1962. - 352 с.

70. Любарский, Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы. -М.: Наука, 1990. 227с.

71. Масленков С.Б. Стали и сплавы для высоких температур: Справочник: В 2 кн. -Кн.1. М.: Металлургия, 1991. 381с.

72. Медведев, B.C. Нейронные сети: Matlab 6 / B.C. Медведев, В.Г. Потемкин; Ред. В.Г. Потемкин. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2002. - 496 с.

73. Налимов, В.В. Логические основания планирования эксперимента. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлугия, 1981. - 151с.

74. Напреева-Лаунерт, A.B. Влияние материалов зубных протезов на органы, ткани и среды организма: Специальность 14.00.21 Стоматология. Диссерт. на соискание ученой степени к. мед. н. - Омск: Омская государственная медицинская академия, 1996. — 258 с.

75. Неуструев, A.A. Автоматизированное проектирование технологических процессов литья: Учебное пособие. М.: МГАТУ, 1994. -256 с.

76. Никифоров П.Н. Синтез жаропрочных никелевых сплавов для отливок с направленной и монокристаллической структурой: Специальность 05.16.04 Литейное производство: Диссерт. на соискание ученой степени к.т.н.

77. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. 206 с.

78. Новик, Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, 1980. - 304 с.

79. НХ-ДЕНТ NL. Online каталог "СТОМАТОЛОГИЯ 2003". <URL: http://www.exponet.ru/exhibitions/online/stoma2003/index.ru.html> ОАО «Суперметалл», Российская Федерация.

80. Осовский, С. Нейронные сети для обработки информации / С. Осовский; пер. с пол. И. Д. Рудинского. М.: Финансы и статистика, 2004. - 344 с.

81. Пат. 2713755 Deutschland, МПК7 А61К6/02, А61К6/04, С22С19/05. Dentallegierung / Rademacher Leo; заявитель и патентообладатель Thyssen Edelstahlwerke AG. № 19772713755; заявл. 29.03.1977; опубл. 05.10.1978. - 6 с.

82. Планирование эксперимента в задачах нелинейного оценивания и распознавания образов / Под ред. В.Г. Горского. М.: Наука, 1981. - 169с.

83. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. / Н. Дрейпер, Г. Смит. -Кн.1. 2-е изд., перераб. и доп. - 1986. - 365с.

84. Рамусь, М.А. Выбор стоматологических сплавов для цельнолитых конструкций несъемных зубных протезов // Современная стоматология. — 2000.-4(12).-С. 26-29.

85. Рахманкулов, М. М. Технология литья жаропрочных сплавов / М.М. Рахманкулов, В.М. Паращенко. М.: Интермет Инжиниринг, 2000. -464 с.

86. Румшиский, JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971.-192 с.

87. Редько В.Н., Басараб И.А. Базы данных и информационные системы. Математика и кибернетика: подписная научно-популярная серия. — М.: Знание, 1987. Вып. 6, 32 с.

88. Сахаров, A.A. Принципы проектирования и использования многомерных баз данных (на примере Oracle Express Server) // СУБД. 1996. -№3.-С. 44-59.

89. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2009612746. Автоматизированное проектирование никелевых стоматологических сплавов / Танеев A.A., Шайхутдинова Е.Ф. Дата регистрации 28.05.2009.

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

91. Семенова, И. В. Коррозия и защита от коррозии: учебное пособие / И.В. Семенова, Г.М. Флорианович, A.B. Хорошилов; под ред. И.В. Семеновой. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Физматлит, 2006. - 372 с.

92. Скоков, А.Д. Сплавы в ортопедической стоматологии // Зубной техник. -2001.-№6.-С. 12-26.

93. Соколов, A.B. Информационно-поисковые системы: Учеб. пособие / Под ред. А.Б. Рябова. М.: Радио и связь, 1981.-151 с.

94. Сошникова, JI.A. Многомерный статистический анализ в экономике: Учеб. пособие / JI.A. Сошникова, В.Н. Тамашевич, Г. Уебе, М. Шефер; Под ред. В.Н. Тамашевича. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. - 598с.

95. Степашко, B.C. Теоретические аспекты МГУА как метод индуктивного моделирования // Управляющие системы и машины. 2003. - №2. - С. 31-38.

96. Тамразов, A.M. Планирование и анализ регрессионных экспериментов в технологических исследованиях / АН УССР, Ин-т газа. Киев: Наукова думка, 1987.- 174 с.

97. Терехов, В.А. Нейросетевые системы управления: Учебное пособие для ВУЗов / В.А. Терехов, Д.В. Ефимов, И.Ю. Тюкин; Под ред. А.И. Галушкина. М.: ИПРЖР, 2002. - 480 с.

98. Титан материал для современной стоматологии. -Публикации компании «Денталея». <URL: http://www.dentalea.ru/pubIications/titan.htm> - Денталея, Российская Федерация.

99. Трезубов В.Н. Ортопедическая стоматология: Прикладное материаловедение. -М.: МЕДпресс-информ, 2008. 384 с.

100. Трезубов В.Н. Энциклопедия ортопедической стоматологии. М.: Фолиант, 2007. 664 с.

101. ТУ 48-4-307-74. Концентрат дистенсиллиманитовый. -Введ. 1974-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1974. - 30 с.

102. Ту, Дж. Принципы распознавания образов = Pattern recognition principles / Дж. Ту, Р. Гонсалес; пер. с англ. И.Б. Гуревича; под ред. Ю.И.

103. Журавлева. М.: Мир, 1978. - 411 с.

104. Ульянин, Е.А. Высоколегированные коррозионностойкие сплавы / Е.А. Ульянин, Т.В. Свистунова, Ф.Л. Левин. М.: Металлургия, 1987. - 88 с.

105. Ульянин, Е.А. Коррозионностойкие сплавы на основе железа и никеля / Е.А. Ульянин, Т.В. Свистунова, Ф.Л. Левин. М.: Металлургия, 1986. - 263 с.

106. Федоров, В.В. Теория оптимального эксперимента. Планирование регрессионных экспериментов. М.: Наука, 1971. — 312 с.

107. Фу, К. Последовательные методы в распознавании образов и обучение машин / Пер. с англ. Зайцева Э.Ф.; Под ред. Мееровича Л.А., ЦыпкинаЯ.З. -М.: Наука, 1971.-255 с.

108. Фукунага, К. Введение в статистическую теорию распознавания образов / Под ред. A.A. Дорофеюка; Пер. с англ. И.Ш. Торговицкого. М.: Наука, 1979. - 368 с.

109. Хансен, Г. Базы данных: Разработка и управление / Г. Хансен, Дж. Хансен; Пер. с англ. под ред. С. Каратыгина. М.: БИНОМ, 2000. - 704 с.

110. Хартман, Ф. Обыкновенные дифференциальные уравнения / Пер. с англ. И.Х. Сабитова, Ю.В. Егорова; Под ред. В.М. Алексеева. М.: Мир, 1970. - 720с.

111. Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование / Пер. с англ. И.Н. Быховской, Б.Т. Вавилова; Под ред. М.Л. Быховского. М.: Мир, 1975. - 534с.

112. Химушин, Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы / Ф.Ф. Химушин. -2-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1969. - 749 с.

113. Химушин, Ф.Ф. Легирование, термическая обработка и свойства жаропрочных сталей и сплавов. М.: Оборонгиз, 1962. - 336с.

114. Цаленко, М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. М.: Наука, 1989.-286 с.

115. Четвериков, В.Н. Базы и банки данных: Учебник для студентов ВУЗов. М.: Высшая школа, 1987. - 248 с.

116. Чечулин, Б.Б. Титановые сплавы в машиностроении / Б.Б. Чечулин и др.; Под ред. Г.И. Капырина. Л.: Машиностроение, 1977. - 248 с.

117. Чиликин, В.Н. Новейшие технологии в эстетической стоматологии. -М.: МЕДпресс-информ, 2004. 96 с.

118. Шеннон, К. Работы по теории информации и кибернетике / Пер. с англ.; Под ред. P.JI. Добрушина, О.Б. Лупанова. М.: Иностранная литература, 1963. - 830 с.

119. Штремель, М.А. Прочность сплавов: в 2 ч. Часть I. Дефекты решётки / М.А. Штремель. М.: МИСИС, 1999. - 384 с.

120. Штритцель, Р. Никель-хромовые сплавы: почему бы и нет? // Зубной техник. 2000. - №5-6. - С. 10-12.

121. Юрачковский Ю.П., Мамедов М.И. О внутренней сходимости двух алгоритмов МГУ А // Автоматика. 1985. - №1. - С.26-27.169