Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Исследование старения и механических свойств наноструктурного титана

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-3-67-73

Полный текст:

Аннотация

Известно, что титан и его сплавы являются одними из перспективных материалов в промышленности и особенно в медицине за счет своей превосходной биосовместимости и коррозионностойкости. Новейшие современные оборудования и инструменты, используемые в травматологии, ортопедии, стоматологии и т. д. запрашивают всё более высокие механические характеристики для материалов. Сплавы, по сравнению с технически чистым титаном, обладают не такими высокими коррозионностойкими свойствами и биосовместимостью. В связи с этим повышение механических характеристик чистого материала является актуальным вопросом. Исследовано влияние отжига на структуру и свойства технически чистого титана Grade 4 в крупнозернистом и ультрамелкозернистом состоянии. Ультрамелкозернистое состояние было получено с помощью интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК) под давлением 6 ГПа на N=10 оборотов при комнатной температуре. В микроструктуре, исследованной с помощью просвечивающей электронной микроскопии, удалось обнаружить частицы выделившихся фаз после отжига, имеющие различную морфологию. Деформация приводит к увеличению выделившихся частиц после отжига. Был проведен рентгенофазовый анализ, который показал приближение параметров решетки α-фазы после деформации и отжига при 700 °C к значениям параметров чистого титана. Таким образом, в материале происходят процессы старения, сопровождающиеся распадом пересыщенного твердого раствора и выделением частиц вторых фаз. Показаны результаты измерения микротвердости титана при различных состояниях. Комбинированная обработка, состоящая из ИПДК при N=5 оборотов, отжига при 700 °C и дополнительной деформации ИПДК при N=5 оборотов, позволила получить рекордную прочность для технически чистого титана Grade 4.

Об авторах

Луиза Рустамовна Резяпова
Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа (Россия)
Россия

аспирант, инженер ЦКП «Нанотех»



Роман Русланович Валиев
Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа (Россия)
Россия

кандидат технических наук, научный сотрудник НИИ физики перспективных материалов



Эмиль Ильдарович Усманов
Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа (Россия)
Россия

бакалавр



Руслан Зуфарович Валиев
Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа (Россия)
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, директор НИИ физики перспективных материалов



Список литературы

1. Valiev R.Z., Parfenov E.V., Raab G.I., Semenova I.P. Study and development of nanostructured metals for production of medical implants and equipment // Materials. Technologies. Design. 2019. Vol. 1. № 1. P. 42−47.

2. Блинова А.В., Румянцев В.А. Наноматериалы в практике современной стоматологии (Обзор литературы) // Стоматология. 2021. № 100. С. 103–109. DOI: 10.17116/stomat2021100021103.

3. Froes F.H., Qian M. Titanium in Medical and Dental Applications. Duxford: Woodhead Publishing, 2018. 630 p. DOI: 10.1016/B978-0-12-812456-7.00014-7.

4. Кардашев Б.К., Нарыкова М.В., Бетехтин В.И., Кадомцев А.Г. Влияние интенсивной пластической деформации на упругие свойства Ti и его сплавов // Физическая мезомеханика. 2019. Т. 22. № 3. С. 71–76.

5. Рааб Г.И., Алешин Г.Н., Фахретдинова Э.И., Рааб А.Г., Асфандияров Р.Н., Аксенов Д.А., Кодиров И.С. Перспективы развития новых опытных коммерческих методов интенсивной пластической деформации // Materials. Technologies. Design. 2019. Т. 1. № 2. С. 48–57.

6. Евдокимова Ю.А. Изучение структуры и механических свойств материалов после равноканального углового прессования // Актуальные исследования. 2020. № 10-1. С. 71–75.

7. Фаизова С.Н., Рааб Г.И., Аксенов Д.А., Фаизов И.А., Зарипов Н.Г., Семенов В.И., Фаизов Р.А. Неоднородность деформации при равноканальном угловом прессовании и влияние геометрии оснастки на пластическое течение // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 1. С. 15–20.

8. Valiev R.Z. Superior strength in ultrafine-grained materials produced by SPD processing // Materials Transactions. 2014. Vol. 55. № 1. P. 13–18.

9. Zhilyaev А.P., Sergeev S.N., Langdon T.G. Electron backscatter diffraction (EBSD) microstructure evolution in HPT copper annealed at a low temperature // Journal of Materials Research and Technology - JMR&T. 2014. Vol. 53. № 4. P. 338–343. DOI: 10.1016/j.jmrt.2014.06.008.

10. Казаченок М.C., Панин А.В., Иванов Ю.Ф., Почивалов Ю.И., Валиев Р.З. Влияние термического отжига на механическое поведение технического титана ВТ1-0, имеющего субмикрокристаллическую структуру в поверхностном слое или в объеме материала // Физическая мезомеханика. 2005. Т. 8. № 4. С. 37–47.

11. Dyakonov G.S., Mironov S., Enikeev N., Semenova I.P., Valiev R.Z., Semiatin S.L. Annealing behavior of severely-deformed titanium Grade 4 // Materials science and engineering A-structural materials properties microstructure and processing. 2019. Vol. 742. P. 89–101. DOI: 10.1016/j.msea.2018.10.122.

12. Ибатуллин А.Р., Дьяконов Г.С. Микроструктура и механические свойства ультрамелкозернистого сплава ВТ8М-1 при горячей деформации и отжигах // Молодежный вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2020. № 2. С. 47–51.

13. Андреященко В.А. Роль интенсивной пластической деформации при получении наноструктурных материалов // Труды университета. 2019. № 1. С. 35–39.

14. Latysh V.V., Burlakov I.A., Zabel'yan D.M., Alimov A.I., Petrov P.A., Stepanov B.A., Chong B.V. Increasing the Strength of Commercial Titanium VT1–0 Using the Method of Severe Plastic Deformation // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2018. Vol. 47. № 6. P. 525–531. DOI: 10.3103/S1052618818060079.

15. Борисов А.С., Наумов А.А., Борисова А.Ю., Зотов О.Г., Цеменко В.Н. Влияние интенсивной пластической деформации на формирование микроструктуры сплавов цветных металлов // Технология металлов. 2020. № 10. С. 40–47.

16. Zhou W.C., Sahara R., Tsuchiya K. First-principles study of the phase stability and elastic properties of Ti-X alloys (X = Mo, Nb, Al, Sn, Zr, Fe, Co, and O) // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 727. P. 579–595. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.08.128.

17. Останина Т.В., Швейкин А.И., Трусов П.В. Измельчение зеренной структуры металлов и сплавов при интенсивном пластическом деформировании: экспериментальные данные и анализ механизмов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2020. № 2. С. 85–111. DOI: 10.15593/perm.mech/2020.2.08.

18. Шарифуллина Э.Р., Швейкин А.И., Трусов П.В. Обзор экспериментальных исследований структурной сверхпластичности: эволюция микроструктуры материалов и механизмы деформирования // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2018. № 3. С. 103–127. DOI: 10.15593/perm.mech/2018.3.11.

19. Черетаева А.О., Шурыгина Н.А., Глезер А.М. Влияние мегапластической деформации в камере Бриджмена на фазовые превращения, коррозионное поведение и микротвердость титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020. № 1. С. 77–85. DOI: 10.18323/2073-5073-2020-1-77-85.

20. Малышева С.П., Салищев Г.А., Галеев Р.М., Даниленко В.Н., Мышляев М.М., Попов А.А. Особенности изменения структуры и механических свойств субмикрокристаллического титана при деформации в интервале температур (0,15 - 0,45)Тпл // Физика металлов и металловедение. 2003. Т. 95. № 4. С. 98–105.


Рецензия

Для цитирования:


Резяпова Л.Р., Валиев Р.Р., Усманов Э.И., Валиев Р.З. Исследование старения и механических свойств наноструктурного титана. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2021;(3):67-73. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-3-67-73

For citation:


Rezyapova L.R., Valiev R.R., Usmanov E.I., Valiev R.Z. The research of aging and mechanical properties of nanostructural titanium. Science Vector of Togliatti State University . 2021;(3):67-73. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2021-3-67-73

Просмотров: 236


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)