Вплив термомеханічного та термічного оброблення на структуру, фазовий склад і механічні властивості біосумісних стопів Ti–(18−20)Nb–(1−1,2)Si
О. М. Шевченко, Л. Д. Кулак, М. М. Кузьменко, О. Ю. Коваль, С. О. Фірстов
Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Омеляна Пріцака, 3, 03142 Київ, Україна
Отримано: 25.11.2022; остаточний варіант - 12.12.2023. Завантажити: PDF
Стопи Ti–(18−20)Nb–(1−1,2)Si одержували електронно-променевим топленням; розміри зливків: d = 60 мм, l = 650 мм. Показано, що застосована метода витоплення забезпечує у литих стопів більш стабільний фазовий склад α + β + (Ti, Nb)3Si. Гаряче деформування здійснювали за T ≅ 1000°C ротаційним куванням до d = 20 мм з наступним термомеханічним обробленням (ТМО ‒ ґвинтове вальцювання з охолодженням водою) до d = 12 мм; гартування у воду проводилося за 1050°C з витримкою у 30 хв. Структура після деформації є нерівноважною, складається з α(α′)-фази, залишкової метастабільної β-фази, невеликої кількости крупних (Ti, Nb)3Si-силіцидів переважно на межах первинних β-зерен, а також дисперсних силіцидів на дефектах структури, що зумовлює високу міцність – σB = 1155 МПа, але малу пластичність δ = 3,5%. Під час гартування деформованих стопів Ti–(18−20)Nb–(1−1,2)S за 1050°C утворюється орторомбічна α″-фаза та збільшується кількість силіцидів. Міцність в результаті дещо понижується до \sigma_{B} = 1135 МПа із суттєвим підвищенням пластичности \delta = 9%. Двостадійна деформація, що включає ТМО з остаточним гартуванням у воду за 1050°C, спричиняє виділення більшої кількости дисперсних силіцидів і внаслідок цього утворення збідненої леґувальними елементами \alpha^{''}-фази та залишкової \beta-фази. Одержана структура дає ліпше поєднання механічних властивостей (\sigma_{B} = 1165 МПа, \delta = 12,5%) за рахунок дисперсійного зміцнення силіцидами та збільшення пластичности твердого розчину. Для деформованих дослідних стопів Ti–(18−20)Nb–(1−1,2)Si визначено також температуру гартування T = 1080 \pm 10°C, яка уможливлює одержати максимальну міцність \sigma_{B} = 1190 МПа зі збереженням пластичности на рівні \delta = 9,5%.
Ключові слова: біосумісні стопи Ti–(18−20)Nb–(1−1,2)Si, термомеханічне оброблення, деформація, гартування, структура, механічні властивості.
URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i03/0329.html
PACS: 64.75.Bc, 64.75.Nx, 81.30.Kf, 81.30.Mh, 81.40.-z, 81.40.Cd, 87.85.jj