Структура и свойства монолитного и пористого никелида титана, легированного алюминием

• Автор: Моногенов, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Влияние состава сплава на структуру и свойства монолитного и пористого никелида титана
1.1. Мартенситные превращения в никелиде титана при изменении состава сплава
1.2. Мартенситные превращения в пористом никелиде титана
1.3. Эффект памяти формы и физико-механические свойства в монолитных и пористых сплавах на основе никелида титана
1.4. Влияние легирования на мартенситные превращения, эффект памяти формы и физико-механические свойства в никелиде титана
1.5. Диаграмма состояния системы ТІ-№-А1 и кристаллические структуры соединений в бинарных интерметаллидах ТІМ, ТіАІ, А1№
Глава 2. Постановка задачи. Материалы и методы исследований
2.1. Постановка задачи
2.2. Материалы и методы исследований
Глава 3. Структура и свойства монолитных сплавов на основе никелида титана, легированных алюминием
3.1. Влияние легирования алюминием на структуру и мартенситные превращения в монолитных сплавах на основе никелида титана
3.2. Влияние легирования алюминием на эффект памяти формы в монолитных сплавах на основе никелида титана
3.3. Влияние легирования алюминием на физико-механические свойства сплавов на основе никелида титана, легированных алюминием
Глава 4. Структура и свойства пористых сплавов на основе никелида титана с добавкой алюминия, полученных методом спекания
4.1. Влияние легирования алюминием на структуру пористого никелида титана, полученного методом спекания порошков
4.2. Мартенситные превращения, эффект памяти формы и физико-

механические свойства пористого никелида титана, легированного алюминием и полученного методом спекания
4.3. Физико-механические свойства пористых сплавов никелида титана, легированных алюминием и армированных монолитным сплавом на основе никелида титана
Глава 5. Структура и свойства пористых сплавов на основе никелида титана с добавкой алюминия, полученных методом СВС
5.1. Особенности микроструктуры пористого никелида титана, легированного алюминием, полученного методом СВС
5.2. Мартенситные превращения, эффект памяти формы и физикомеханические свойства пористого никелида титана, полученного методом СВС с добавкой алюминия
5.3. Проницаемость пористых сплавов на основе никелида титана, полученных методом СВС с добавкой алюминия
Приложение
Выводы
Список литературы

Введение
В 1932 году Арне Оландер открыл эффект памяти формы у сплава золота с кадмием [1], это привело к созданию и разработке многочисленных материалов с памятью формы. Обнаруженный в начале 60-х годов в Naval Ordnance Laboratory, США [2], эффект памяти формы в никелиде титана (TiNi), сплав эквиатомного состава с высокими коррозионными свойствами, вызвал дополнительный «бум» исследований в этом направлении.
Область применения новых материалов, в частности никелида титана, постоянно расширялась. В 70-х годах прошлого столетия в России были разработаны специальные сплавы с памятью формы на основе никелида титана для медицинского применения. Сегодня никелид титана и его сплавы широко используются в качестве исполнительных элементов в различных областях техники и медицины, где они стали неотъемлемой частью в решении сложных технических и хирургических проблем. Широкий спектр использования сплавов на основе никелида титана был обусловлен не только наличием эффекта памяти формы, но и проявлением комплекса сопутствующих физико-механических свойств сплавов, таких как: сверхэластичное поведение в определенном интервале температур, гистерезисное проявление формоизменения при изменении нагрузки и деформации, высокий уровень демпфирования в интервале фазовых переходов и многостадийный характер изменения превращений мартенситного типа. Основными факторами изменения и управления этими свойствами, как было установлено, являются присутствие в сплавах легирующих элементов и заданные условия термомеханической обработки.
В НИИ медицинских материалов и имплантатов с памятью формы (г. Томск) более 30 лет ведутся разработки и выпуск материалов различного медицинского назначения. Основу промышленных сплавов составляют монолитные и пористые сплавы типа: ТН-10, ТН-ХЭ, ТН-20 - все на основе соединения TiNiMo, легированные железом (Fe), кобальтом (Со), медью (Си), и другие [3]. Данные сплавы стабильны по свойствам, характеризуются относительно высокими параметрами формоизменения и соответствуют медико-техническим требованиям для использования в качестве имплантационных материалов. Однако в ряде случаев такие параметры, как интервалы изменения формы в монолитных сплавах не всегда соответствуют желаемому уровню характеристик; однородность структуры в пористых сплавах на

образованием В19' - мартенсита, при этом его знак по отношению к исходной В2-решетке остается прежним. Аналогичный аккомодационно-релаксационный механизм демонстрируют тройные сплавы системы 'П№А1, и в случае первого МП В2-»Я, в соответствии с которым прогрессирующее сжатие решетки II-фазы при охлаждении в условиях, когда достаточно велико количество остаточного аустенита, сопровождается его аномальным расширением. Из расчета удельных объемов В2 и II-фаз следует аккомодационное происхождение данного эффекта, главную роль в котором, очевидно, играет имеющее место в данных фазах значительное предпереходное квазиизотропное размягчение всех модулей упругости в широком температурно-концентрационном интервале [79-82].
Согласно данным микрорентгеноспектрального анализа в [83], добавка алюминия ведет к упрочнению матричной фазы и выделению частиц вторичных фаз, в состав которых входит алюминий. Содержание алюминия в этих частицах значительно выше, чем в матричной фазе. Состав матричной фазы близок к эквиатомному, в то время как соотношение 13 к № в частицах равно приблизительно 2/1. Форма выделившихся частиц различна от тонких пластин до сферических образований, переходящих в дендритную структуру. Во всех сплавах Т1№А1 имеет место дисперсионное упрочнение. Установлено, что с увеличением кол-ва алюминия число частиц и геометрические размеры вторичной фазы Т12№ увеличиваются. Отмечают, что даже незначительное смещение соотношения титана с никелем приводит к увеличению и росту размеров фазы Т12№. При больших концентрациях алюминия от 6 до 9 ат. % структура сплава представляет смесь двух типов фаз ТТ№ и Т12№ с растворенными в ней атомами алюминия.
Увеличение количества алюминия влечет повышение прочностных свойств. Причиной увеличения прочности является наличие в матрице вторичных фаз №Т12(А1). С увеличением количества алюминия все больше и больше увеличивается протяженность фазовых границ в микроструктуре сплава Т1№А1 из-за возрастания объема фазы Тт2№ в матрице. Когда содержание алюминия достигает 9 ат. %, объем фазы Т12№ соответствует 60 %.