|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Деформация и разрушение материалов №5 за 2025 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Содержание номера
Перспективные материалы и технологии
- Влияние содержания тантала на структуру, механические и биохимические свойства сплавов Ti—20Nb—xTa (x = 7,5; 10,0 ат. %) для медицинских имплантатов М. А. Севостьянов1, канд. техн. наук, С. В. Конушкин1, канд. техн. наук, М. А. Каплан1*, канд. техн. наук, Я. А. Морозова1, Т. М. Севостьянова2, К. В. Сергиенко1, А. Д. Горбенко1, Е. О. Насакина1, канд. техн. наук, В. К. Жидков1, А. Р. Гаврильченко1, Е. Е. Баранов1, М. А. Сударчикова1, А. Г. Колмаков1, чл.-корр. РАН1Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, Россия2Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. Пирогова Минздрава России, Москва, 117513, Россия*E-mail: mishakaplan@yandex.ru, 2
DOI: 10.31044/1814-4632-2025-5-2-10Изучены структура, фазовый состав, механические свойства и биосовместимость медицинских сплавов Ti—20Nb—7,5Ta и Ti—20Nb—10Ta (ат.%) после теплой прокатки до толщины 1,5 мм и последующей закалки при 600 и 800 °C. Сплавы состоят в основном из β-фазы, при этом в сплаве с 7,5% (ат.) Ta содержатся также следы α′ / α′′-фаз. Закалка от 600 °C снижает предел прочности сплавов до 526—528 МПа, а закалка от 800 °C — до 499—506 МПа. Относительное удлинение сплавов после прокатки составляет 9,7—9,8%. Оно повышается до 13,3—13,5% после закалки от 600 °C и до 15,5—19,4% после закалки от 800 °C. Содержание тантала влияет на проявление эффекта сверхупругости: для сплава Ti—20Nb—7,5Ta в закаленном состоянии сверхупругая деформация составляет ≈1,5%, а у сплава Ti—20Nb—10Ta этот эффект слабо выражен. Оба сплава не оказывают токсического воздействия на клетки человеческой нейробластомы SH-SY5Y. Наиболее перспективным для применения в имплантатах является сплав Ti—20Nb—7,5Ta в состоянии после закалки.
Ключевые слова: титановый сплав, механические свойства, сверхупругость, цитотоксичность
- Структура, механические свойства и коррозионная стойкость медицинских сплавов Ti—10Nb—(1—3)Mo (ат. %) М. А. Севостьянов1, канд. техн. наук, М. А. Каплан1*, канд. техн. наук, С. В. Конушкин1, канд. техн. наук, Я. А. Морозова1, Т. М. Севостьянова2, К. В. Сергиенко1, А. Д. Горбенко1, А. С. Лысенков1, канд. техн. наук, С. А. Михлик1, А. Ю. Иванников1, канд. техн. наук, О. Г. Кузнецова1, канд. техн. наук, Е. О. Насакина1, канд. техн. наук, В. К. Жидков1, М. Е. Пруцков1, М. А. Сударчикова1, А. Г. Колмаков1, чл.-корр. РАН1Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, Россия2Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. Пирогова Минздрава России, Москва, 117513, Россия*E-mail: mishakaplan@yandex.ru, 11
DOI: 10.31044/1814-4632-2025-5-11-20Исследованы структура, фазовый состав, механические свойства и коррозионная стойкость сплавов Ti—10Nb—(1—3)Mo (ат.%) после холодной прокатки и закалки от температур 750, 800 и 850 °C в воде. Установлено, что сплавы после прокатки состоят из α- и β-фаз, и с увеличением содержания молибдена количество β-фазы увеличивается. После закалки от всех температур сплавы состоят в основном из α′′-фазы, при этом после закалки от 750 °C присутствуют незначительные количества α-, β- и ω-фаз. Показано, что нагрев под закалку до 750 °C слабо влияет на размер зерен. С повышением температуры нагрева до 800 и 850 °C происходят рекристаллизация и рост зерен. Закалка от температуры выше 800 °C приводит к увеличению пластичности и снижению прочности. Наименьший модуль Юнга (62–63 ГПа) при высоких прочностных свойствах установлен для Ti—10Nb—1Mo после закалки от 800 и 850 °C.
Ключевые слова: титановый сплав, титан, ниобий, молибден, структура, фазовый состав, механические свойства, коррозионная стойкость
- Влияние деформационных и температурных воздействий на прочностные и упругие характеристики направленно закристаллизованных стержней из кобальтового сплава 84КХСР В. В. Молоканов*, канд. техн. наук, Н. А. Палий, О. П. Черногорова, канд. техн. наук, А. В. Крутилин, М. А. Каплан, канд. техн. наук, А. А. Алпатов, д-р экон. наукИнститут металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, 119334, Россия*E-mail: molokano@imet.ac.ru, 21
DOI: 10.31044/1814-4632-2025-5-21-27Исследованы структура и механические свойства стержней из сплава 84КХСР системы Co—Cr—Si—B—Fe околоэвтектического состава, полученных зонной плавкой. Установлено, что сформированная мелкодисперсная структура, направленная вдоль продольной оси стержня, способствует высоким значениям прочности при сжатии (2600 ГПа) и трехточечном изгибе (2200 ГПа), а также нанотвердости (8 ГПа). При однократном и циклическом сжатии получены высокие значения упругой деформации ε = 5—6%. Высокий уровень свойств сохраняется в диапазоне температур от –196 до 1000 °C.
Ключевые слова: сплав 84КХСР, зонная плавка, нанотвердость, механические свойства, циклическая прочность, температура жидкого азота
Прикладные вопросы прочности и пластичности
- Влияние режимов термической обработки на ударную вязкость и механизмы разрушения титанового сплава ВТ23 С. В. Гладковский1, 2, д-р техн. наук, В. Е. Веселова1, канд. техн. наук, В. А. Хотинов2, д-р техн. наук1Институт машиноведения имени Э. С. Горкунова УрО РАН, Екатеринбург, 620049, Россия2Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, 620002, Россия, 28
DOI: 10.31044/1814-4632-2025-5-28-33Исследованы ударная вязкость KCV, динамическая трещиностойкость и механизмы разрушения (α+β)-титанового сплава ВТ23 в закаленном (800 и 860 °C) и состаренном (500 и 550 °C, 8 ч) состояниях. Выявлена взаимосвязь параметров ниспадающего участка диаграммы ударного нагружения с вязкостью разрушения сплава. Установлено, что закалка от 860 °C обеспечивает наибольшее значение KCV = 276 кДж / м2 при наличии преобладающего вязкого излома.
Ключевые слова: титановый сплав ВТ23, закаленное состояние, старение, диаграмма ударного нагружения, ударная вязкость, поверхность разрушения
- Влияние ориентации гидридов на процесс деформации труб из циркониевого сплава Э635 М. И. Петров*, Р. А. Ильясов, М. Г. Исаенкова, д-р физ.-мат. наук, О. А. Крымская, канд. физ.-мат. наук, В. В. Михальчик, канд. техн. наукНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, 115409, Россия*E-mail: MIPetrov@mephi.ru, 34
DOI: 10.31044/1814-4632-2025-5-34-40Изложена методика численного моделирования влияния ориентации гидридов циркония на процесс деформации и распределение локальных напряжений в трубах из циркониевого сплава Э635 (Zr—Nb—Sn—Fe). Моделирование выполнено методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS с учетом кристаллографической текстуры материала при комнатной температуре. Показано, что радиально ориентированные гидриды, в отличие от тангенциальных, создают более резкие перепады напряжений. Подтверждена S-образная зависимость максимальных напряжений по Мизесу в изделии от коэффициента ориентации гидридов Fn, указывающая на существование вязко-хрупкого перехода в интервале Fn = 0,20—0,35. Результаты моделирования согласуются с экспериментальными данными, что подтверждает применимость разработанной методики для прогнозирования механических свойств наводороженных труб из циркониевых сплавов.
Ключевые слова: циркониевый сплав Э635, оболочки, трубы, гидриды циркония, коэффициент ориентации гидридов, моделирование, метод конечных элементов, деформация
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|