Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 2 2019 124 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Структура сплава Ti–40 Nb, сформированного высокоэнергетическими методами Жанна Ковалевская 1, 2, a , Юрий Шаркеев 1, 2, b , Маргарита Химич 1, 3, c, * , Анна Ерошенко 1, d , Павел Уваркин 1, e a http://orcid.org/0000-0003-3040-8851, zhanna_kovalevskaya@mail.ru , b http://orcid.org/0000-0001-5037-245X , sharkeev@ispms.tsc.ru , c http://orcid.org/0000-0001-5859-7418, khimich@ispms.tsc.ru, d http://orcid.org/0000-0001-8812-9287, eroshenko@ispms.tsc.ru , e http://orcid.org/0000-0003-1169-3765 , uvarkin@ispms.tsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2019 Том 21 № 2 с. 124–135 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-124-135 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Сплавы системы титан – ниобий, в том числе с мультикомпонентным легированием, находят применение в медицине для производства им- плантатов [1–5]. Из всех сплавов данной систе- мы для медицинских целей наиболее подходят ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 669.29:669.017.1:621.763 История статьи : Поступила: 5 марта 2019 Рецензирование: 18 марта 2019 Принята к печати: 11 апреля 2019 Доступно онлайн: 15 июня 2019 Ключевые слова : Сплав Ti–40 Nb Электродуговая плавка Селективное лазерное сплавление Интенсивная пластическая дефор- мация Микроструктура β-фаза α ″ -фаза Ликвация Имплантаты Финансирование: Работа выполнена по проекту III.23.2.2 программы фундамен- тальных исследований СО РАН. Го- сударственное задание ИФПМ СО РАН 2017–2019 гг. Благодарности: Авторы признательны Q. Zhu, А.А. Сапрыкину, Е.А. Ибрагимо- ву, Е.В. Бабаковой, И.А. Глухову, И.А. Шулепову за участие в работе и обсуждение результатов. АННОТАЦИЯ Введение. Сплав Ti–40 мас. % Nb (Ti–40 Nb) – перспективный материал для медицинских приложений, так как имеет низкий модуль упругости, что определяет механическую совместимость имплантата с костной тканью. Передовыми методами получения изделий из сплава Ti–40 Nb являются интенсивная пластическая деформация (ИПД) и селективное лазерное сплавление (CЛC). Представленные методы имеют разную природу и влияние на фазовый состав, строение и свойства изделия, что требует глубоких структурных исследований. Цель работы – оценка структурных характеристик сплава Ti–40 Nb, полученного в условиях высокоэнергетического воздействия методами ИПД и СЛС, с учетом неоднородности элементного состава. Объекты исследования. Слитки сплава получали электродуговой плавкой. ИПД закаленных слитков осуществлялась последовательным прессованием в симметричный канал, многоосевой ковкой и прокаткой. СЛС порошка механически легированного сплава выполнялось на установке ВАРИСКАФ–100МВС. Методы исследования. Оптическая и растровая электронная микроскопия, энергодисперсионный микроанализ, рентгеноструктурный анализ, определение модуля упругости и нанотвердости методом невосстановленного отпечатка. Результаты. В процессе кристаллизации слитка формируется дендритная структура, состоящая из β-фазы с внутрикристаллической ликвацией и разностью в концентрации Nb до 6 мас. %. После закалки слитка в зонах, обедненных Nb, формируется мартенситная структура α″-фазы. ИПД слитка приводит к устранению ликвации, обратному α″ → β + α-превращению и формированию ультрамелкозернистой структуры с оптимальным комплексом физико-механических свойств. СЛС формирует структуру, состоящую из микронных зерен β-фазы с прослойками по границам зерен неравновесной α’’-фазы. Образовавшуюся в сплаве внутрикристаллическую ликвацию с разностью в концентрации Nb до 27 мас. %. предложено устранять последующей термической обработкой. Заключение. Рассмотренные высокоэнергетические методы получения медицинских имплантатов, ИПД и СЛС оказывают значительное влияние на структуру сплава Ti–40 Nb. Характер воздействия определяется самим методом и формирующейся неоднородностью элементного состава. Для цитирования: Структура сплава Ti-40Nb, сформированного высокоэнергетическими методами / Ж.Г. Ковалевская, Ю.П. Шаркеев, М.А. Химич, А.Ю. Ерошенко, П.В. Уваркин // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2019. – Т. 21, № 2. – С. 124–135. – DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.2-124-135. ______ *Адрес для переписки Химич Маргарита Андреевна, м.н.с., аспирант Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Националь- ный исследовательский Томский государственный университет, пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия Тел.: +7-952-884-04-25, e-mail: khimich@ispms.tsc.ru 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия 2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия 3 Национальный исследовательский Томский государственный университет, пр. Ленина, 36, г. Томск, 634050, Россия