Преимущества и недостатки метода ИПДК.

ИПДК чистых металлов приводит к формированию равноосной структуры со средним размером зерен 50-100 нм. В сплавах получаемый размер зерен может быть значительно меньше. Механизм интенсивной деформации зависит от многих факторов, в частности, от типа кристаллической решётки и энергии дефекта упаковки. Процесс формирования наноструктуры носит ярко выраженный стадийный характер.

Недостатки известного способа заключаются в следующем. Известно, что при ИПДК степень деформации е зависит от радиуса г образца по формуле: , где e - логарифмическая степень деформации, n - число оборотов бойков (наковален), r и l - соответственно радиус и толщина образца в точке, в которой определяется степень деформации. В связи с этим структура образцов после ИПДК при малом числе оборотов бойков неоднородна. Для достижения в образце однородной наноструктуры методом ИПДК требуется достаточно большое число оборотов (обычно n≤ 5), что при необходимых для реализации процесса больших давлениях (5 ГПа и более) может приводить к разрушению образца и оснастки.

Интенсивная пластическая деформация сплавов, наряду с формированием наноструктуры, может приводить к формированию метастабильных состояний, например, пересыщенных твёрдых растворов и метастабильных фаз. В интерметаллидных соединениях после ИПДК может наблюдаться нарушение дальнего порядка вплоть до полного разупорядочения.

 

 

Постановка целей задач практической работы.

Из литературного обзора следует, что имплантаты для длительного применения должны обладать хорошей биосовместимостью, высокой усталостной прочностью и низким модулем упругости. Наиболее предпочтительным материалом, удовлетворяющим этим требованиям, являются β-титановые сплавы с изменяемым модулем упругости, к которым относится сплав TNTZ, имеющий низкие модуль упругости и прочность в β-состоянии.

Повышение прочности β-титановых сплавов с сохранением запаса пластичности и низкого модуля упругости является актуальной проблемой в современной медицине при создании сложнонагруженных имплантатов для длительного и постоянного применения в качестве искусственных суставов. Одним из путей решения этой проблемы является формирование в сплаве УМЗ и наноструктуры методами ИПД. Данный подход успешно применен к технически чистому титану и (α+β)-сплаву Ti-6Al-4V ELI, что позволило существенно повысить прочность и предел выносливости данных материалов. Однако модуль упругости CP Ti и Ti-6Al-4V ELI не зависит от микроструктуры и фазового состава и находится в диапазоне 110-125 ГПа. В псевдо-β-титановых сплавах с изменяемым модулем упругости оптимизация структурно-фазовых параметров и морфологии вторичных фаз при термомеханической обработке, включающей ИПД, позволит создать биомедицинские материалы нового поколения, обладающие комплексом высоких механических свойств в сочетании с относительно низким модулем упругости. В данной работе будет получена УМЗ структура сплавов системы  

Ti-Nb-Ta-Zr, полученных ИПДК, которая позволяет получать очень маленькие образцы в виде тонких дисков диаметром не более 20мм, что позволит изучить их взаимосвязь с модулем упругости, структурными параметрами и фазовым составом.

В связи с этим, целью практической работы являлось исследование влияния степени деформации на структуру и механические свойства сплава TNTZ, полученных методом ИПДК.

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Провести анализ литературы на тему «фазовые превращения в β-титановых сплавах».

2. Освоить методики пробоподготовки образцов сплава TNTZ, полученных ИПДК.

3. Освоить методы оптической и растровой микроскопии и измерения микротвердости.