Тема: ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРОВАНИЯ СЕРЕБРОМ НА СТРУКТУРУ И ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРИСТЫХ СПЛАВОВ НИКЕЛИДА ТИТАНА, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СВС

Пористые сплавы на основе никелида титана, полученные методами порошковой металлургии, обладают высокой сквозной пористостью и в ряде случаев демонстрируют эффекты памяти формы и сверхэластичности. Такое сочетание свойств делает эти материалы очень перспективными для использования в медицине, например, в качестве имплантационного материала, поскольку механическое поведение таких сплавов подобно поведению костной ткани, а наличие сквозной пористости позволяет костной ткани прорастать сквозь импланты и надежно фиксировать конструкцию.
Группа монолитных и пористых сплавов на основе никелида титана (TiNi) достаточно широко используется в целом ряде областей медицины и техники за счет высокой биосовместимости и уникальному комплексу свойств, таких как сверхэластичность, эффект памяти формы. Протекание коррозионного процесса в агрессивных биологических средах может приводить к нарушению функционирования изделий из никелида титана, как в результате разрушения, так и ухудшения физико - механических характеристик из-за изменения химического состава поверхности.
В процессе производства имплантатов сплавы на основе никелида титана подвергаются многократным термомеханическим воздействиям, поэтому пластические свойства этих сплавов имеют важное значение в технологических процессах. Поэтому актуальной задачей является поиск оптимального легирующего элемента, включая его критическую концентрацию, при которой сохраняются высокие параметры памяти формы, пластические свойства.
С точки зрения медицинского материаловеденья серебро является перспективным легирующим элементом, благодаря известному антибактериальному эффекту серебра, а также высокой пластичности и способности серебра хорошо деформироваться как в холодном, так и в горячем состоянии.
Интерметаллическое соединение В2-фазы TiNi характеризуется протяженной областью гомогенности до 7 %, где растворимость различных легирующих элементов может варьироваться в широком диапазоне концентраций. Это влияет на образование различных твердых растворов в системе Ti-Ni. Однако, система Ti-Ni-Ag до сих пор остается мало изученной с точки зрения кристаллохимии и кристаллофизики, и нет информации об особенностях взаимодействия между атомами Ti, Ni и Ag. Не установлены границы растворимости серебра в Ti-Ni, при которых образуются твердые растворы TiNi(Ag) и новые интерметаллические соединения, а также не объяснена низкая растворимость Ag в TiNi.
Существуют исследования, посвященные легированию монолитных сплавов TiNi серебром с концентрациями от 0,5 до 9 ат. %. С одной стороны, серебро вводится в никелид титана для придания сплаву новых антибактериальных свойств, а с другой стороны, для увеличения предела текучести и прочности при растяжении. Однако, эффекты памяти формы никелида титана, легированного серебром, были исследованы только при концентрации 1,4 ат. % Ag.
Влияние низких концентраций серебра (менее 0,5 ат. %) на комплекс свойств сплава никелида титана не было исследовано, тем более в пористых сплавах TiNi. Поэтому важно исследовать влияние малых добавок серебра на свойства пористых сплавов никелида титана и определить оптимальный концентрационный интервал для легирования с целью улучшения функциональных свойств.
Купить

1. Микроструктура сплавов ситемы TiNiAg состоит из следующих 5 фаз:
1 - TiNi (инерт, остатки порошка никелида титана марки ПН45Т55ОМ);
2 - TiNi - которая образовалась при сплавлении частиц порошков титана и никеля (при
эвтектической реакции);
3 - Ti2Ni, фаза, которая образовалась по перитектической реакции
4 - Фаза, сод. P (предположительно остатки титана, со следами примеси фосфора);
5 - фаза на основе Ag (предположительно чистое сеоребро)
2. Рентгеноструктурный анализ показал наличае 4-х фаз:
1 - Ti4Ni2O, (кубическая сингония, пространственная группа 227, a = 11.328 А);
2 - Ti2Ni, (кубическая сингония, пространственная группа 227, a = 11.333 А);
3 - B19', (моноклинная сингония, пространственная группа 11, a = 4.660 А, b = 4.120 А, c =
2.890 А, в = 97.5);
4 - B2, (кубическая сингония, пространственная группа 221, a = 3.008 А
3. При легировании серебром 0,1 - 0,5 ат. % пористых сплавов TiNi объем матричной B2- фазы снижается с 38 об.% до 14 об.%, объем мартенситной фазы B19' увеличивается с 16 до 22 об.%. Однако, сильнее всего возрастает объем вторичных фаз на основе Ti2Ni с 46 до 64 об.%.
4. Фаз с серебром методами рентгеноструктурного анализа установить не удалось.
5. Влияние на интервалы мартенситных превращений в пористых СВС-сплавах TiNi серебро
не оказывает.
6. Предел прочности на сжатие пористых СВС-сплавов системы TiNiAg от количества добавки серебра не изменился и составил около 70МПа. Максимальная деформация вплоть до разрушения в испытании на сжатие пористых СВС-сплавов системы TiNiAg увеличивалась от 7 до 27 % с ростом концентрации серебра 0-0,2-0,5 ат. % Ag соответственно. Причины аномального роста пластичности установить не удалось.
Купить