Разработка комбинированной технологии получения высокопрочных наноструктурных заготовок и изделий из титана ВТ1-0

• Автор: Латыш, Владимир Валентинович
• Шифр специальности: 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Г ЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования
1Л. Современные имплантаты и имплантируемые материалы
1.2. Наноструктурные материалы и их свойства
1.3. Использование методов ИПД для получения
ультрамелкозернистых структур
1.3.1. Деформационные схемы для получения УМЗ
материалов
1.3.2. Термомеханические условия формирования УМЗ структур
1.4. Цель и постановка задачи исследования
Г ЛАВА 2. Материалы и методики исследований
2.1. Материалы для исследований
2.2. Оборудование для интенсивной пластической деформации
2.3. Методики структурных исследований
2.4. Методики механических испытаний образцов
2.5. Методики испытаний изделий-имплантатов
2.6. Структурная схема исследований
ГЛАВА 3. Исследование и применение интенсивных деформаций
для получения УМЗ структур
3.1. Анализ накопленных деформаций для получения УМЗ структур
3.2. Разработка установки для РКУ-прессования
3.2.1. Развитие методов оценки технологической деформируемости при РКУ-прессовании
3.2.2. Описание конструкции и принцип действия установки
3.3. Развитие РКУ прессования для обработки титана
ГЛАВА 4. Микроструктура и свойства титана, подвергнутого
интенсивной пластической деформации
4.1. Исследование влияния технологических параметров РКУ-

прессования на формирование УМЗ структур и механические
свойства титана
4.1.1. Влияние технологических параметров при РКУ-прессовании модельного материала
4.1.2. Структурообразование при РКУ-прессовании титана
4.1.3. Прочностные и усталостные свойства
4.2. Микроструктура и свойства УМЗ титана после
дополнительной холодной прокатки
4.3. Получение УМЗ структур и свойства крупногабаритных заготовок
ГЛАВА 5. Разработка и испытание высокопрочных изделий из
наноструктурного титана
5.1. Применение титана с наноструктурой в резьбовых элементах
имплантируемых конструкций
5.1.1. Получение и оценка свойств типового резьбового элемента
фиксации металлических имплантируемых конструкций
5.1.2. Разработка и оценка свойств резьбовых имплантантов для
фиксации костей
5.2. Устройство для коррекции и последующей фиксации позвоночника
из наноструктурного титана
5.3. Применение наноструктурного титана при изготовлении пластин
имплантатов для накостного остеосинтеза трубчатых костей
Основные результаты и выводы
Литература
Приложения
Введение.

Развитие современных отраслей машиностроения предъявляет все более высокие требования к качеству конструкционных материалов и эксплуатационным свойствам изделий, изготовленных из них. При этом, во многих случаях, весьма важным является обеспечение комплекса свойств, например, сочетания конструкционной прочности с химической инертностью при работе в активных средах: морской воде, химических растворах и т.п. В частности, ряд используемых в авиастроении ответственных крепёжных элементов должны при малом удельном весе обладать высокой механической и усталостной прочностью и при этом, обеспечивать максимальную коррозионную стойкость. Еще одним из ярких примеров комплексности требований предъявляемых к конструкционным изделиям может служить производство и использование изделий - имплантатов, широко применяемых в травматологии и ортопедии. Действительно, в этом случае требования к изделиям существенно повышаются, поскольку наличие одной только механической прочности имплантата, при внутренней фиксации кости, является необходимым, но отнюдь не достаточным условием успешной эксплуатации. Внедренное в организм устройство-имплантат должно обеспечить оптимальные условия для надежного и спокойного заживления перелома, функционального восстановления поврежденной конечности в целом. При этом, необходимо учитывать биологическую совместимость применяемых материалов, их усталостные характеристики, конструкционное

[6,52,53] для получения УМЗ структуры в технически чистых металлах температура деформации не должна превышать (0,25- 0,3) Тпл. При РКУ-прессовании возможно местное повышение температуры в узком очаге деформации, вследствие диссипации механической энергии, вызванной работой сил деформации, при относительно низкой температуре образца в целом. В работе [73] даны некоторые количественные оценки. В соответствии с [57] уравнение теплопроводности:
ср дТ;д1 л(т) -- ст1; -с9 (1.1)
где Т- температура; с- теплоемкость; р - плотность; А - коэффициент теплопроводности; <7Ц, %у- компоненты тензоров напряжений и скорости деформации.
Соответственно, чтобы количественно оценить, насколько может разогреться образец при прохождении очага деформации, в первом (адиабатическом) приближении можно пренебречь потерями тепла на рассеяние и считать, что вся работа пластической деформации в зоне ее локализации переходит в тепло. Примем для простоты ЗТ/З 1« ИГ/И? и А~е, тогда из (1.1) получим следующее выражение:
Д Тсте/ср (1-2)
Для упрочненной меди с=400 Дж/(кгК); р= 9000 кг/м3 МПа, о= 400 МПа и е= 1, получим из (1.2) АТ& 110°. Таким образом, локальный разогрев при РКУ-прессовании может быть довольно значительным.
При кручении тонких образцов, несмотря на локализацию деформации в зоне