ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ β-СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Ti-Nb МЕХАНИЧЕСКИМ СПЛАВЛЕНИЕМ В ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ШАРОВОЙ МЕЛЬНИЦЕ

  • Авторы: Ковалевская Ж.Г.1, Химич М.А.2, Корчагин М.А.3, Шаркеев Ю.П.1
  • Учреждения:
    1. Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск
    2. Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск
    3. Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск
  • Выпуск: № 3 (2017)
  • Страницы: 65-69
  • Раздел: Технические науки
  • URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/217
  • DOI: https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-3-65-69
  • ID: 217

Цитировать

Полный текст

Аннотация

На основе исследований методами растровой электронной микроскопии, энергодисперсионного микроанализа, рентгеноструктурного анализа строения и фазового состава порошков системы Ti-Nb, полученных механическим смешиванием и сплавлением компонентов в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице АГО-2С, а также справочных данных об их физических и механических свойствах разработана феноменологическая модель взаимодействия Ti и Nb в процессе механического сплавления. Порошки смешивались в соотношениях Ti-40 мас. % Nb и Ti-50 мас. % Nb в течение 5, 10, 15, 20 и 25 минут в водоохлаждаемой камере мельницы. В зависимости от времени обработки, форма, размер, морфология поверхности частиц и фазовый состав порошков меняются. При изменении времени смешивания от 5 до 20 минут формируются частицы, размер которых меняется в интервале 2–100 мкм. При 25 минутах смешивания порошок измельчается. В процессе смешивания и сплавления формируется механокомпозит, состоящий из зерен двух фаз – пересыщенного твердого раствора α-Ti и β-TiNb. При смешивании в течение 20 минут порошка Ti-40 мас. % Nb компоненты полностью растворяются друг в друге, и формируется одна неравновесная фаза – β-TiNb. При перемешивании порошка Ti-45 мас. % Nb однофазное состояние достигается за 15 минут. Предложенная феноменологическая модель процесса механического сплавления Ti и Nb предполагает два этапа взаимодействия исходных компонент и формирования метастабильного твердого раствора β-TiNb. Получение механическим сплавлением однофазных сплавов системы Ti-Nb, а также понимание закономерностей их образования расширяет возможности применения данных материалов для производства медицинских имплантатов.

Об авторах

Жанна Геннадьевна Ковалевская

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск

Email: kovalevskaya@ispms.tsc.ru

кандидат технических наук, доцент, ведущий инженер, доцент

Россия

Маргарита Андреевна Химич

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск

Автор, ответственный за переписку.
Email: khimich@ispms.tsc.ru

инженер, аспирант

Россия

Михаил Алексеевич Корчагин

Институт химии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск
Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск

Email: korchag@solid.nsc.ru

доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник

Россия

Юрий Петрович Шаркеев

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск

Email: sharkeev@ispms.tsc.ru

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией физики наноструктурных биокомпозитов

Россия

Список литературы

  1. Suryanarayana C. Mechanical alloying and Milling // Progress in Materials Science. 2001. Vol. 46. P. 1−184.
  2. Болдырев В.В. Механохимия и механическая активация твердых веществ // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 3. С. 203–216.
  3. Бутягин П.Ю. Проблемы и перспективы развития механохимии // Успехи химии. 1994. Т. 63. № 12. С. 1031–1043.
  4. Кузьмич Ю.В., Колесникова И.Т., Серба В.И., Фрейдин Б.М. Механическое легирование. М.: Наука, 2005. 213 с.
  5. Григорьева Т.Ф., Баринова А.П., Ляхов Н.З. Механохимический синтез в металлических системах. Новосибирск: Параллель, 2008. 309 с.
  6. Zhuravleva K., Scudino S., Khoshkhoo M.S., Gebert A., Calin M., Schultz L., Eckert J. Mechanical Alloying of β-Type Ti-Nb for Biomedical Applications // Advanced Engineering Materials. 2013. Vol. 15. № 4. P. 262–268.
  7. Dutkiewicz J., Maziarz W., Jaworska L. Structure of nanocrystalline structure Ti-base alloys obtained by mechanical alloying and ultra-high pressure sintering // Reviews on Advanced Materials Science. 2008. Vol. 18. P. 264–268.
  8. Mohammed M.T., Khan Z.A., Siddiquee A.N. Beta Titanium Alloys: The Lowest Elastic Modulus for Biomedical Applications: A Review // International Journal of Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering. 2014. Vol. 8. P. 820–825.
  9. Ozaki T., Matsumoto H., Watanabe S., Hanada S. Beta Ti Alloys with Low Young’s Modulus // Materials Transactions. 2004. Vol. 45. P. 2776–2779.
  10. Maziarz W., Lejkowska M., Mchalski A., Dutkiewicz J. Transmission electron microscopy of microstructure of Ti-Nb and Ti-Ta alloys ater ball milling ad hot consolidation // Journal of microscopy. 2006. Vol. 224. P. 42–45.
  11. Giffoni Y.A., Ramos E.C.T., Sandim H.R.Z., Pacheco M.T.T., Silva G., Ramos A.S. Structural evaluation of mechanically alloyed Ti-Nb powders // Materials Science Forum. 2008. Vol. 591-593. P. 141–146.
  12. Giffoni Y.A., Ramos E.C.T., Sandim H.R.Z., Pacheco M.T.T., Silva G., Ramos A.S. Preparation of Ti-40Nb powders by high-energy milling // Materials Science Forum. 2005. Vol. 498-499. P. 146–151.
  13. Zhuravleva K., Bönisch M., Scudino S., Calin M., Schults L., Eckert J., Gebert A. Phase transformations in ball-milled Ti-40Nb and Ti-45Nb powders upon quenching from the β-phase region // Powder Technology. 2014. Vol. 253. P. 166–171.
  14. Ковалевская Ж.Г., Шаркеев Ю.П., Корчагин М.А., Химич М.А., Ибрагимов Е.А., Сапрыкин А.А., Батаев В.А. Исследование строения порошкового сплава Ti-40Nb, полученного механической активацией // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2016. № 4. С. 34−42.
  15. Ditenberg I.A., Tyumentsev A.N., Denisov K.I., Korchagin M.A. Peculiarities of the formation of high-defect states in mechanocomposites and powders of niobium and aluminum under severe deformation in planetary ball mills // Physical Mesomechanics. 2013. Vol. 16. P. 84–92.
  16. Дитенберг И.А., Денисов К.И., Тюменцев А.Н., Корчагин М.А., Корзников А.В. Особенности микроструктуры и упрочнения Nb после механической активации и последующей консолидации кручением под давлением // Известия ВУЗов. Физика. 2014. Т. 57. № 7. С. 68–75.
  17. Елсуков Е.П., Дорофеев Г.А. Механическое сплавление бинарных систем Fе-M (M = C, Si, Ge, Sn). Кинетика, термодинамика и механизм атомного перемешивания // Химия в интересах устойчивого развития. 2002. Т. 10. № 1-2. С. 59–68.
  18. Бутягин П.Ю., Повстугар И.В. О реакционной способности твердых тел в процессах механохимического синтеза // Доклады академии наук. 2004. Т. 398. № 5. С. 635–638.
  19. Moffat D.L., Kattner U.R. The Stable and Metastable Ti-Nb Phase Diagrams // Metallurgical Transactions A. 1988. Vol. 19A. P. 2389–2397.
  20. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. Физические величины. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах