postgraduate student, engineer of Core Facilities Center “Nanotech”
аспирант, инженер ЦКП «Нанотех»
PhD (Engineering), researcher of the Research Institute of Physics of Advanced Materials
кандидат технических наук, научный сотрудник НИИ физики перспективных материалов
bachelor of sciences
бакалавр
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Director of the Research Institute of Physics of Advanced Materials
доктор физико-математических наук, профессор, директор НИИ физики перспективных материалов
It is known that titanium and its alloys are one of the promising materials in the industry, especially in medicine, due to their excellent biocompatibility and corrosion resistance. The latest modern equipment and instruments used in traumatology, orthopedics, dentistry, etc. demand increasingly higher mechanical properties for materials. In comparison with commercially pure titanium, alloys do not have such high corrosion-resistant properties and biocompatibility. In this regard, improving the mechanical characteristics of a pure material is an urgent issue. The authors studied the effect of annealing on the structure and properties of commercially pure grade 4 titanium in the coarse-grained and ultrafine-grained states. The ultrafine-grained state was obtained using high-pressure torsion (HPT) under the pressure of 6 GPa at N=10 revolutions at room temperature. In the microstructure investigated using transmission electron microscopy, the authors could detect particles of precipitated phases after annealing, which had different morphologies. Deformation leads to an increase in the precipitated particles after annealing. The authors carried out an X-ray phase analysis, which showed the approximation of the lattice parameters of the α-phase after deformation and annealing at 700 °C to the values of the parameters of pure titanium. Thus, aging processes occur in the material, accompanied by the decomposition of the supersaturated solid solution and the release of particles of the second phase. The paper shows the results of titanium microhardness measurements in different states. The combined treatment, consisting of HPT at N=5 revolutions, annealing at 700 °C, and additional HPT deformation at N=5 revolutions, allowed obtaining the record strength for commercially pure grade 4 titanium.
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.