Electric resistivity testing for medical magnesium wires
Magnesium (Mg) implants are bioresorbable and offer much potential in orthopedics. Even small alloy additions (<6wt.%) of silver (Ag) and gadolinium (Gd) improve the mechanical properties of magnesium and can have antimicrobial effects or increase X-ray contrast. For potential metallic textiles, wire meshes, bone cages, and stents, fine wires with diameters up to 50 μm are needed. The wire is tapered by cold wire drawing on the die by approximately 20% per drawing step. The drawing stress measurement is in good agreement with theoretical predictions of the Geleji model, which can be used to further optimize drawing parameters such as the half-opening angle. Heat treatment thus became necessary only after approximately halving the diameter to counteract embrittlement. The electrical resistivity can be measured non-destructively by the 4-wire method at room temperature. This increases linearly with elongation of the wire, so the methodology can be used to verify the process. A small fraction (<3%) of the increase can be attributed to texture change, which was analyzed by synchrotron radiation. Other crystal defects, such as grain boundaries or vacancies, etc., showed no measurable influence. The dominant part of the resistivity increase is due to the accumulation of dislocations or the dislocation density.
Implantate aus Magnesium (Mg) sind biologisch resorbierbar und bieten viel Potenzial in der Orthopädie. Bereits geringe Legierungszusätze (<6gew.%) von Silber (Ag) und Gadolinium (Gd) verbessern die mechanischen Eigenschaften von Magnesium und können antimikrobiell wirken oder den Röntgenkontrast erhöhen. Für potenzielle metallische Textilien, Drahtgeflechte, Knochenkäfige und Stents werden feine Drähte mit Durchmessern von bis zu 50 μm benötigt. Der Draht wird durch kaltes Drahtziehen am Ziehstein um ca. 20% pro Ziehschritt verjüngt. Die Messung der Ziehspannung ist in guter Übereinstimmung mit theoretischen Voraussagen des Geleji Models, welches verwendet werden kann um Ziehparameter wie den halben Öffnungswinkel weiter zu optimieren. Eine Wärmebehandlung wurde so erst nach etwa einer Halbierung des Durchmessers notwendig, um der Versprödung entgegenzuwirken. Der spezifische elektrische Widerstand kann zerstörungsfrei durch die 4-Draht methode bei Raumtemperatur gemessen werden. Dieser steigt linear mit der Dehnung des Drahtes an, sodass die Methodik zur Überprüfung des Prozesses eingesetzt werden kann. Der Anstieg lässt sich zu einem kleinen Anteil (<3%) auf die Texturänderung zurückführen, was durch Synchrotronstrahlung analysiert wurde. Andere Kristalldeffekte wie Korngrenzen oder Leerstellen etc. zeigten keinen messbaren Einfluss. Der dominante Anteil des spezifischen Widerstandsanstiegs geht auf die Akkumulation von Versetzungen bzw. die Versetzungsdichte zurück.
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