Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследования структуры и функциональных свойств термомеханически обработанного сплава Ti-18Zr-14Nb (в ат. %) медицинского назначения

Фамилия
Цатурянц
Имя
Максим
Отчество
Сергеевич
Номинация
Материаловедение
Институт
Институт экотехнологий и инжиниринга (ЭкоТех)
Кафедра
Кафедра обработки металлов давлением (ОМД)
Академическая группа
Индивидуальная программа
Научный руководитель
к.т.н., н.с. Шереметьев В.А. ; к.т.н., доц. Дубинский С.М.
Название тезиса
Исследования структуры и функциональных свойств термомеханически обработанного сплава Ti-18Zr-14Nb (в ат. %) медицинского назначения
Тезис

Развитие медицины и имплантологии требует создания новых металлических материалов для костных имплантатов, обладающих высокой биосовместимостью. Благодаря уникальному сочетанию высокой биохимической (только биосовместимые компоненты сплава) и биомеханической (низкий модуль Юнга и сверхупругое поведение) совместимости сплавы с памятью формы (СПФ) на основе системы Ti-Zr являются перспективными материалами для костных имплантатов. СПФ на основе Ti-Zr с добавлением Nb и Ta обладают наибольшим, среди безникелевых, теоретическим ресурсом обратимой деформации (около 5,5%), и поэтому являются многообещающими в качестве замены никелида титана. Термомеханическая обработка (ТМО) является инструментом для эффективного управления структурой и функциональными свойствами СПФ. Радиально-сдвиговая прокатка (РСП), как один из инструментов деформации в схеме ТМО, обеспечивает глубокую проработку структуры в длинномерных объемах.

В данной работе сплав Ti-18Zr-14Nb (в ат. %) был подвергнут многостадийной ТМО, включающей РСП (ξ=49%) при температуре 900°С, холодную деформацию прокаткой (с истинной деформацией е=0.3) и последеформационный отжиг (ПДО) при температурах от 450-900°С. Структуру и фазовый состав сплава до и после ТМО изучали с помощью световой микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Для изучения механического и функционального поведения термомеханически обработанные сплавы подвергли испытаниям на растяжение и на функциональную усталость. Реактивное напряжение определяли в ходе температурного сканирования под нагрузкой.

По результатам световой микроскопии был определен характер неоднородности структуры после РСП. После всех обработок основной фазовой составляющей является ОЦК β-фаза. После холодной прокатки появляется незначительное количество α″- мартенсита. После ПДО в интервале 450-500°С наблюдали незначительное количество низкотемпературной α-фазы. Ширина линии после основной β-фазы РСП больше, чем в рекристаллизованном состоянии, значит в составе присутствует частично полигонизованная структура после РСП. Сплав после РСП проявляет лучшую функциональную усталостную долговечность, более совершенное сверхупругое поведение и большую величину реактивного напряжения.