Исследование старения и механических свойств наноструктурного титана

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.