Аннотация
Сплавы Ti-Zr-Nb с памятью формы демонстрируют уникальное сочетание свойств, которое делает их подходящими для костных имплантатов: низкий модуль Юнга, сверхупругие свойства, превосходная коррозионная стойкость и нетоксичность всех составляющих элементов. В данной работе сверхупругий сплав Ti-19Zr-14Nb (в ат.%) был подвергнут термомеханической обработке, включающей радиально-сдвиговую прокатку при 900°C и ротационную ковку при 500–700°C, с целью формирования длинномерных прутков для изготовления костных имплантатов. Методами световой микроскопии, рентгеноструктурного анализа, а также в ходе механических и функциональных испытаний были исследованы структурно-фазовое состояние материала, механические и функциональные свойства полученных прутков. Было показано, что в ходе радиально-сдвиговой прокатки при 900°C формируется неоднородная структура по поперечному сечению, которая наследуется при последующей ротационной ковке при 500°С. С увеличением температуры ротационной ковки структурная неоднородность устраняется и увеличивается средний размер зерна, тогда как твёрдость и прочностные характеристики материала снижаются. После ротационной ковки при 700°C сплав демонстрирует наилучшее сочетание структурных, механических и функциональных свойств. В этом состоянии пруток имеет однородную зеренную структуру с некоторой долей динамически полигонизованной субструктуры β-фазы, достаточную прочность (UTS ≈ 580 МПа), низкий модуль Юнга (E ≈ 35 ГПа), высокую разность между дислокационным и фазовым пределами текучести (Δσ ≈ 280 МПа) и относительно большую величину обратимой сверхупругой деформации (εrSEmax = 3.1%).
Ссылки (10)
1. S. A. Muslov, V. A. Andreev, A. B. Bondarev, P. Y. Sukhochev. In: Superelastic alloys with shape memory effect in science, technology and medicine. Moscow, Publishing House “Folium” (2012) 455 p.
2. V. A. Sheremet’ev, A. A. Kudryashova, Suan Ta Dinh, S. P. Galkin, S. D. Prokoshkin, V. Brailovski. Metallurg. 63, 51 (2019).
Crossref3. M. Geetha, A. K. Singh, R. Asocamani, A. K. Gogia. Progr. Mater. Sci. 54, 397 (2009).
Crossref4. H. Y. Kim, J. Fu, H. Tobe, J. I. Kim, S. Miyazaki. Shape Mem. Superelasticity. 1, 107 (2015).
Crossref5. M. J. Niinomi. Mech Behav Biomed Mater. 1, 30 (2008).
Crossref6. A. R. Vieira Nunes, S. Borborema, L. S. Araújo, L. Malet, J. Dille, L. Henrique de Almeida. J. Alloys Compd. 820, 153078 (2020).
Crossref7. V. Sheremetyev, A. Kudryashova, V. Cheverikin, A. Korotitskiy, S. Galkin, S. Prokoshkin, V. Brailovski. J. Alloys Compd. 800, 320 (2019).
Crossref8. A. Kudryashova, V. Sheremetyev, K. Lukashevich, V. Cheverikin, K. Inaekyan, S. Galkin, S. Prokoshkin, V. Brailovski. J. Alloys Compd. 843, 156066 (2020).
Crossref9. S. P. Galkin, B. A. Romantsev, E. A. Kharitonov. CIS Iron Steel Rev. 9, 35 (2014).
10. V. A. Zaimovsky, E. I. Polyak, S. A. Faldin. In: The Structure and Properties of Metals and Alloys (ed. by M. L. Bernstein). Moscow, Publishing Office of the Moscow Institute of Steel and Alloys (1998) 91 p.