Аннотация
Методами рентгеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа исследованы порошки с массовым соотношением 60 % Ti и 40% Nb после механической активации в планетарной мельнице АГО-2С. Порошки перемешивались в течение 10, 15 и 20 мин. Частицы Ti и Nb в процессе перемешивания и интенсивной пластической деформации объединялись в агломераты размером от 10 до 30 мкм. Внутри агломератов Ti и Nb распределялись равномерно. По мере увеличения времени активации количество растворенного в титане ниобия росло, достигая при 20 минутах состава Ti37Nb. При этом из фаз исходных компонентов сформировалась β-фаза – твердый раствор замещения Ti и Nb. С увеличением времени активации доля β-фазы возрастала. Во всем интервале времени обработки в сплаве сохранялся α-Ti. В заключение показано, что форма и гранулометрический состав полученного порошка сплава Ti-Nb, его фазовый состав с равномерным распределением компонентов позволят использовать его в аддитивной технологии селективного лазерного спекания.
Ключевые слова: титан, ниобий, механическая активация, смесь порошка, агломерация, механическое сплавление, фазовый состав, сплав Ti 40Nb.
Список литературы
1. Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. – 2006. – Т. 75, № 3. – С. 203–215.
2. Механическое легирование / Ю.В. Кузьмич, И.Т. Колесникова, В.И. Серба, Б.М. Фрейдин. – М.: Наука, 2005. – 213 с.
3. Production of porous β-type Ti–40Nb alloy for biomedical applications: comparison of selective laser melting and hot pressing / K. Zhuravleva, M. Bönisch, K.G. Prashanth, U. Hempel, A. Helth, T. Gemming, M. Calin, S. Scudino, L. Schultz, J. Eckert, A. Gebert // Materials. – 2013. – Vol. 6, iss. 12. – P. 5700–5712. – doi: 10.3390/ma6125700.
4. Porous low modulus Ti40Nb compacts with electrodeposited hydroxyapatite coating for biomedical applications / K. Zhuravleva, A. Chivu, A. Teresiak, S. Scudino, M. Calin, L. Schults, J. Eckert, A. Gebert // Materials Science and Engineering: C. – 2013. – Vol. 33, iss. 4. – P. 2280–2287. – doi: 10.1016/j.msec.2013.01.049.
5. Comparison of activation technologies powder ECP-1 for the synthesis of products using SLS / E.V. Babakova, A.V. Gradoboev, A.A. Saprykin, E.A. Ibragimov, V.I. Yakovlev, A.V. Sobachkin // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 756. – P. 220–224. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.756.220.
6. Saprykin A.A., Ibragimov E.A., Yakovlev V.I. Influence of mechanical activation of powder on SLS process // Applied Mechanics and Materials. – 2014. – Vol. 682. – P. 143–147. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.682.143.
7. Sintering behavior and mechanical properties of a metal injection molded Ti–Nb binary alloy as biomaterial / D. Zhao, K. Chang, T. Ebel, H. Nie, R. Willumeit, F. Pyczak // Journal of Alloys and Compounds. – 2015. – Vol. 640. – P. 393–400. – doi: 10.1016/j.jallcom.2015.04.039.
8. Dynamic diffractometry of phase transformations during high-temperature synthesis in mechanically activated powder systems in the thermal explosion mode / A.A. Popova, A.V. Sobachkin, I.V. Nazarov, V.I. Yakovlev, M.V. Loginova, A.A. Sitnikov // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. – 2013. – Vol. 77, iss. 2. – P. 120–122. – doi: 10.3103/S1062873813020275.
9. Динамический тепловой взрыв в механически активированных порошковых смесях / В.В. Евстигнеев, Е.В. Смирнов, А.В. Афанасьев, В.Ю. Филимонов, В.И. Яковлев, М.В. Логинова // Ползуновский вестник. – 2007. – № 4. – С. 162–167.
10. Nouri A., Hodgson P.D., Wen C. Effect of ball-milling time on the structural characteristics of biomedical porous Ti–Sn–Nb alloy // Materials Science and Engineering: C. – 2011. – Vol. 31, iss. 5. – P. 921–928. – doi: 10.1016.j.msec.2011.02.011.
11. Huang H.S., Lin Y.C., Hwang K.S. Effect of lubricant addition on the powder properties and compacting performance of spray-dried molybdenum powders // International Journal of Refractory Metals & Hard Materials. – 2002. – Vol. 20, iss. 3. – P. 175–180. – doi: 10.1016/S0263-4368(01)00062-2.
12. Рахманкулов М.М. Металлургия стратегических металлов и сплавов. – М.: Теплотехник, 2008. – 504 с. – ISBN 5-9845707-4-2.
13. Константинов В.И. Электролитическое получение тантала, ниобия и их сплавов. – М.: Металлургия, 1977. – 240 с.
14. Носова Г.И. Фазовые превращения в сплавах титана. – М.: Металлургия, 1968. – 180 с.
15. Mechanical alloying of β-type Ti-Nb for biomedical applications / K. Zhuravleva, S. Scudino, M.S. Khoshkhoo, A. Gebert, M. Calin, L. Schultz // Advanced Engineering Materials. – 2013. – Vol. 15, iss. 4. – P. 262–268. – doi: 10.1002/adem.201200117.
16. Phase transformations in ball-milled Ti-40Nb and Ti-45Nb powders upon quenching from the β-phase region / K. Zhuravleva, M. Bönisch, S. Scudino, M. Calin, L. Schultz, J. Eckert, A. Gebert // Powder Technology. – 2014. – Vol. 253. – P. 166–171. – doi: 10.1016/j.powtec.2013.11.002.
17. Сметкин А.А. Исследование эволюции порошковой интерметаллической системы «титан-алюминий» при механическом легировании и консолидации // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2010. – Т. 12, № 2. – С. 22–30.
18. Исследование взаимодействия серпентина с железом при формировании покрытий на поверхности стальных деталей / Ж.Г. Ковалевская, П.В. Уваркин, С.В. Веселов, А.И. Толмачев, М.А. Химич // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 3 (56). – С. 120–123.
19. Шишковский И.В. Лазерный синтез функционально-градиентных мезоструктур и объемных изделий. – М.: Физматлит, 2009. – 417 с. – ISBN 978-5-9221-1122-5.
