Исследование влияния термообработки на структуру и свойства биосовместимых сплавов Ti–18Nb–$x$Si
О. М. Шевченко$^{1}$, Л. Д. Кулак$^{1}$, Н. Н. Кузьменко$^{1}$, А. Ю. Коваль$^{1}$, А. В. Котко$^{1}$, Н. В. Ульянчич$^{1}$, О. А. Пивень$^{2}$, Т. П. Рубан$^{2}$, С. А. Фирстов$^{1}$
$^{1}$Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, ул. Академика Заболотного, 150, 03143 Киев, Украина
Получена: 18.03.2021. Скачать: PDF
Проведено исследование литых сплавов Ti–18Nb–$x$Si с содержанием кремния от 0,6 до 1,2% вес. Изучались образование силицидов при разных условиях термообработки (температуры и выдержки), их распределение, динамика роста и растворения, а также влияние на твёрдость и биологические свойства. Наибольшее выделение силицидов (Ti, Nb)$_3$Si происходит в результате эвтектоидного распада твёрдого раствора при 800–900°С. В процессе закалки в интервале температур $\leq$ 1000°С преимущественно на границах зерен и дефектах структуры выделяются силицидные частицы с размерами > 0,05 мкм, которые не влияют на движение дислокаций при пластической деформации. Поэтому при данных температурах сплавы не упрочняются, их твёрдость довольно низкая. Выдержка приводит к росту размеров силицидов и дальнейшему снижению твёрдости. При более высоких температурах закалки за счёт выделения на дефектах внутри мартенситных пластин дисперсных и твёрдых Ti$_5$Si$_3$ силицидов наблюдается увеличение твёрдости как результат баланса между дисперсионным твердением и снижением твёрдорастворного упрочнения, поскольку кремний при образовании силицидов удаляется из раствора. Культивирование клеток $in vitro$ на образцах сплавов Ti–18Nb–$x$Si показало, что легирование кремнием повышает их биоактивность. Наибольшую пролиферацию клеток наблюдали на сплаве Ti–18Nb–1,2Si, что может свидетельствовать о влиянии на биосовместимость силицидов.
Ключевые слова: структура сплавов Ti–Nb–Si, силициды, упрочнение, биосовместимость.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i07/0887.html
PACS: 61.72.sd, 64.75.Bc, 64.75.Nx, 81.30.Kf, 81.40.Cd, 81.40.Ef, 87.85.jj