Изучение трибологических и механических свойств сплавов с памятью формы Ti Nb Ta и Ti Nb Zr, подвергнутых термическому окислению

Сплавы с памятью формы, к которым относятся исследуемые Ti‑Nb‑Ta (TNT) и Ti‑Nb‑Zr (TNZ), наиболее близки по механическому поведению к костной ткани. Главными преимуществами таких сплавов являются более высокая биомеханическая и биохимическая совместимость по сравнению с титаном и его сплавами.

Целью данной работы являлось исследование влияния воздушного отжига Ti-Nb-Ta и Ti-Nb-Zr на механические и трибологические свойства сплавов.

Отжиг подложек, завершающийся закалкой в воду, проводили путем термического окисления в течение 1 часа при температурах 500, 600, 700, 800 и 900°С.

Твердость (H), модуль упругости (E) и упругое восстановление (R) оценивали методом измерительного индентирования. Определение коэффициента трения (KT) и приведенного износа (I) проводили методом измерительного скольжения в растворе NaCl 9% по схеме «стержень‑диск» в паре с контртелом из оксида алюминия.

Установлено, что сплавы TNT и TNZ после отжига при одинаковых температурах показали похожие значения твердости и упругого восстановления (рис 1), коэффициента трения и приведенного износа контртела. При T = 600°С наблюдается наибольшее значение упругого восстановления (R = 70%). Значение твердости монотонно уменьшается при T > 600°С с 12 до 3 ГПа. Значения модуля Юнга для обоих типов образцов при изменении температуры оказались различны. Для TNT и TNZ образцов, отожженных при T= 600°С значения модуля Юнга равны ETNT = 102 ГПа и ETNZ = 126 ГПа соответственно, а минимальные значения (около 80 ГПа) получили после отжига при T = 900°С.

Рис. 1 –Влияние температуры отжига на механические свойства образцов Ti‑Nb‑Ta и Ti‑Nb‑Zr

Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 04-03-32700а, 04-03-42741 и 07-02-91562а), Минобрнауки (госконтракт № 16.648.12.3020 и 16.513.11.30.92.).