1020004 20251121054649.0 Germany FullTexts I:(DE-82)411110_20140620 UNRESTRICTED VDB book phd 2 EndNote Thesis PUB:(DE-HGF)11 PUB:(DE-HGF) Dissertation / PhD Thesis phd phd PUB:(DE-HGF)3 PUB:(DE-HGF) Book book BibTeX PHDTHESIS DRIVER doctoralThesis DataCite Output Types/Dissertation ORCID DISSERTATION P:(DE-82)IDM01243 Markert, Bernd 1 Thesis advisor rwth P:(DE-82)IDM01173 Stoffel, Marcus 2 Thesis advisor rwth Report. Institute of General Mechanics / Institut für Allgemeine Mechanik (IAM) 25 RWTH-2025-08712 http://publications.rwth-aachen.de/record/1020004/files/1020004.pdf OpenAccess http://publications.rwth-aachen.de/record/1020004/files/1020004_source.zip Restricted oai:publications.rwth-aachen.de:1020004 openaire open_access VDB driver dnbdelivery Die Entwicklung resorbierbarer Implantate aus Magnesium ist für die Versorgung von Knochenfrakturen sehr vielversprechend, da diese einige Vorteile gegenüber konventionellen Therapielösungen bieten. Das Material ist biokompatibel und wird vom Köper biologisch abgebaut. Dadurch kann dem Patienten eine zweite Operation zur Entnahme des Implantats erspart werden, mit positiven Effekten für das Gesundheitssystem. Aufgrund der ähnlichen Elastizität zu Knochengewebe wird die Bruchstelle während des Heilungsprozesses physiologischen Lastbedingungen ausgesetzt, was den Heilungsprozess begünstigt. Limitiert werden Fraktursysteme aus Magnesium jedoch durch die geringe Korrosionsbeständigkeit des Materials unter physiologischen Bedingungen. Dies führt zu einem unkontrollierten und vorzeitigen Verlust der mechanischen Integrität des Implantats. Dies motiviert Forschungs- und Entwicklungsvorhaben, die Überlagerung dieser komplexen mechanochemischen Mechanismen zu verstehen und darüber hinaus Strategien zu entwickeln, um diese Hürde zu überwinden. Ziel dieser Arbeit ist die systematische Untersuchung des Degradierungsprozesses einer Speziallegierung mit seltenen Erden für die medizinische Anwendung. Darüber hinaus wird der Einfluss von einer mittels plasmaelektrolytischer Oxidation keramisierten Oberfläche analysiert. In diesem Rahmen wurden mehrere in-vitro-Studien durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Belastungen zu untersuchen. Besonders die Kombination aus aggressiver Korrosionsumgebung und mechanischer Belastung beschleunigt den Verlust der mechanischen Integrität. Diese mechanisch-chemischen Prozesse zu verstehen ist für erfolgreiche Entwicklungsvorhaben von zentraler Bedeutung. In organischer physiologischer Korrosionsumgebung korrodiert die Speziallegierung relativ homogen, ohne Tendenz zu Lochfraßkorrosion. Dies kann auf die Mikrostruktur mit sehr feinen und gleichmäßig verteilten Sekundärphasen zurückgeführt werden. Die PEO-Beschichtung erhält die mechanische Integrität vollumfänglich über einen Zeitraum von 14 Tagen und verlangsamt den Degradationsprozess. Bei Korrosion unter konstanter Last kann ein kritisches Spannungsniveau identifiziert werden. Die Überschreitung dieser Lastgrenze führt zu einer hohen Versagenswahrscheinlichkeit. Die Überlagerung von Korrosionsprozess und Risswachstum ist in den Bruchflächen klar erkennbar. Die Schutzwirkung der Beschichtung ist auf den unbeschädigten Zustand beschränkt. Aufgrund der spröden Beschaffenheit reißt die Beschichtung unter hohen Spannungen, was den Degradationsprozess beschleunigt. Die Deformation mit einer konstanten Dehnungsrate verstärkt den schädlichen Einfluss der Beschichtung. Bei beschichteten und unbeschichteten Proben ist eine deutliche Versprödung erkennbar. In Korrosionsermüdungsversuchen wurde die Lebensdauer des Materials deutlich reduziert und es konnte eine Änderung in der Bruchart festgestellt werden. Die in-vitro-Studien liefern wertvolle Erkenntnisse zu umgebungsbasierten Versagensprozessen. Basierend auf den experimentellen Ergebnissen lassen sich Strategien zur Verbesserung der Materialfunktionalität ableiten. Darüber hinaus können Empfehlungen für die postoperative Therapie entwickelt werden. ger Biodegradable magnesium implants can potentially resolve major challenges of conventional implant technologies. They provide mechanical support to the fracture site and gradually degrade within the body. This can eliminate the need for an implant-removal surgery, which is beneficial to the patient and to healthcare systems. Magnesium alloys are especially suitable for bone fracture treatments, as they are highly biocompatible and possess mechanical properties similar to those of native bone. Their similar elastic moduli improves load transfer. Thereby, the recovering bone is continuously subjected to physiological stresses. This reduces the risk of stress-shielding and pathological tissue development. Their broad application, however, is limited by their fast material degradation in physiological conditions, which can cause harmful side effects and can result in catastrophic implant failure. In this context, research and development efforts are required to establish in-depth understanding of the relevant degradation processes and to derive strategies to overcome these limitations. The aim of this thesis is to systematically study the in vitro corrosion behaviour of a biodegradable magnesium alloy WE43, which is currently under development for load-bearing implant applications. The material is alloyed with rare-earth elements, and a PEO coating is applied for an improved protection against corrosion. For this purpose, experimental in vitro studies were conducted to assess the degradation behaviour of the material under different external load protocols. In service conditions, the implant is exposed to considerable mechanical loadings and aggressive physiological corrosion environments. This combination triggers adverse mechano-chemical interactions, which accelerate material degradation. Hence, understanding the underlying mechanisms is particularly important. The experimental results reveal a localised corrosion process of WE43, which can be attributed to the fine and evenly dispersed secondary phases. The barrier effect of the coating fully preserves the mechanical integrity for 14 days and delays the degradation process for longer periods. Under constant loadings, a critical stress level is identified, which leads to a high probability of failure in the short term. The protection of the coating against material degradation is limited to its undamaged state. High local stresses trigger coating damage, which adds another source for material failure. Under very slow and continuously increasing straining in slow strain rate testing, the material suffered significant embrittlement. Synergetic mechanisms of corrosion and crack propagation are revealed on fracture surfaces. In corrosion-fatigue experiments, the fatigue performance is considerably reduced and the failure mode changes in comparison to the pristine alloy. The experimental findings provide valuable information on the environmentally assisted mechanisms. Based on the experimental results, strategies for further improving the material’s functionality are derived and some findings can be translated into recommendations for therapeutic strategies. eng In vitro Korrosionsexperimente Korrosionsermüdung Spannungsrißkorrosion aluminium-free implants aluminiumfreie Implantate biodegradable magnesium implants biologisch abbaubare Magnesiumimplantate corrosion fatigue in vitro corrosion experiments stress corrosion cracking StatID:(DE-HGF)0510 StatID OpenAccess 2025 Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025 Dissertation Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen 2025 Fak04 2025-09-05 I:(DE-588b)36225-6 P:(DE-588)1381998186 RWTH Aachen 0 RWTH I:(DE-588b)36225-6 P:(DE-82)IDM01243 RWTH Aachen 1 RWTH I:(DE-588b)36225-6 P:(DE-82)IDM01173 RWTH Aachen 2 RWTH Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University Other 25 1 Online-Ressource : Illustrationen 620 Dataset connected to Lobid/HBZ In vitro corrosion behaviour of biodegradable magnesium implants vorgelegt von Julia Alessandra Nachtsheim online HBZ HT031320951 Laufende Nummer 44737 datacite_doi 10.18154/RWTH-2025-08712 Aachen RWTH Aachen University 2025 P:(DE-588)1381998186 Nachtsheim, Julia Alessandra 0 rwth English G:(DE-82)BMBF-13GW0352B RePlaSys - KMU-Innovativ - Verbundprojekt: Resorbierbares Plattensystem aus Magnesium für die Trauma- und Unfallchirurgie (RePlaSys) (BMBF-13GW0352B) BMBF-13GW0352B 0 In vitro Korrosionsverhalten von biologisch abbaubaren Magnesiumimplantaten German I:(DE-82)411110_20140620 411110 Lehrstuhl und Institut für Allgemeine Mechanik 0