RU2717765C1 - Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий - Google Patents
Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717765C1 RU2717765C1 RU2019144507A RU2019144507A RU2717765C1 RU 2717765 C1 RU2717765 C1 RU 2717765C1 RU 2019144507 A RU2019144507 A RU 2019144507A RU 2019144507 A RU2019144507 A RU 2019144507A RU 2717765 C1 RU2717765 C1 RU 2717765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- helical
- trajectories
- titanium
- alloys
- Prior art date
Links
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 19
- PZQADQWPBJVVGH-UHFFFAOYSA-N niobium titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr].[Nb] PZQADQWPBJVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 14
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 abstract description 7
- 239000007943 implant Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 229910001257 Nb alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 102220253765 rs141230910 Human genes 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к термомеханической обработке титановых сплавов, а именно к созданию способа винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий, и может быть использовано в качестве полупродукта для изготовления костных имплантатов. Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий заключается в том, что осуществляют многопроходную винтовую прокатку заготовки с промежуточными подогревами при углах подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации 12-24°, при этом сочетают проходы с траекториями движения по правым винтовым линиям и проходы с траекториями движения по левым винтовым линиям, причем суммарная доля истинной деформации в проходах с траекториями движения металла по одному из видов винтовой линии не превышает 65% от общей истинной деформации. Увеличивается прочность и пластичность, а также повышаются служебные свойства сплавов системы титан-цирконий-ниобий, работающих в условиях долговременных скручивающих нагрузок переменного направления. 1 ил., 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к термомеханической обработке титановых сплавов, а именно к созданию способа винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий. Прутковые заготовки после обработки с использованием предлагаемого способа могут быть использованы в качестве полупродукта для изготовления костных имплантатов, а также для последующей обработки давлением с целью уменьшения поперечного сечения.
Известен способ получения прутков из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий, включающий нагрев заготовок до температуры 800-950°С и их деформационно-термическую обработку путем многопроходной винтовой прокатки с промежуточными подогревами и ротационной ковки, отличающийся тем, что винтовую прокатку выполняют с истинной степенью деформации, составляющей 0,55-0,85 от суммарной истинной степени деформации при винтовой прокатке и ротационной ковке, со скоростью вращения раската 9-70 рад/с и при соблюдении соотношения:
где nΣц - где суммарное число частных обжатий при винтовой прокатке за все проходы; N - число проходов (RU 2692003 С1, опублик. 19.06.2019). В отношении способа винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий известный способ имеет недостатки. Предписываемая способом винтовая прокатка производится без установленного сочетания проходов с траекториями движения по правым винтовым линиям и проходов с траекториями движения по левым винтовым линиям и без установленных углов подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации. Это может формировать резко выраженную анизотропию структуры и свойств, которые:
- существенно снижают деформируемость прокатанных промежуточных заготовок, и последующая деформационная обработка может сопровождаться обрывами.
- не позволяет получить требуемый уровень комплекса специальных свойств, в частности высокую пластичность.
Известен также способ получения наноструктурированных прутков круглого сечения из титанового сплава ВТ22, который включает деформацию заготовки прокаткой, отличающийся тем, что нагревают заготовку до температуры 850°С и деформируют путем трехвалковой поперечно-винтовой прокатки в диапазоне температур 850-750°С со ступенчатым снижением температуры заготовки на каждом последующем проходе с непосредственной закалкой с прокатки после каждого прохода, причем степень истинной логарифмической деформации заготовки на каждом проходе составляет 0,21-0,54, а суммарная истинная логарифмическая деформация составляет 1,2, при этом после поперечно-винтовой прокатки полученный пруток подвергают старению при температуре 420-550°С в течение 5 или 10 часов (RU 2604075 С1, опублик. 10.12.2016).
Недостатки известного способа. Предписываемая способом винтовая прокатка производится без установленного сочетания проходов с траекториями движения по правым винтовым линиям и проходов с траекториями движения по левым винтовым линиям и без установленных углов подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации. Это может формировать резко выраженную анизотропию структуры и свойств, которые:
- существенно снижают деформируемость прокатанных промежуточных заготовок, и последующая деформационная обработка может сопровождаться обрывами.
- не позволяет получить требуемый уровень комплекса специальных свойств, в частности высокую пластичность.
Кроме того, обрабатываемый материал сплав ВТ22 не является сверхупругим. Соответственно материал после реализации данного способа не будет проявлять сверхупругое поведение, а величина накопленной остаточной деформации, оцениваемая в ходе функциональных циклических механических испытаний прутков на растяжение (с постоянной величиной деформации в цикле 2%) будет значительно выше 2%. Непосредственная закалка с прокатки после каждого прохода отрицательно сказывается на трудоемкости и энергоемкости передела.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ получения субмикрокристаллической структуры в сортовом прокате из нелегированного титана, включающий деформацию заготовки осуществляемой трехвалковой винтовой прокаткой со скручиванием при условии повышения коэффициента вытяжки в каждом последующем проходе. По п. 2. способ предусматривает трехвалковую винтовую прокатку с положительным скручиванием, а по п. 3 с отрицательным скручиванием. (Патент РФ №2389568, МПК В21В 1/02 (2006.01), C22F 1/18 (2006.01). Опубликовано: 20.05.2010, Бюл. №14.)
Недостатками способа-прототипа являются наличие неспошностей и развитая поперечная (спиральная) волокнистость в структуре получаемых прутков, которые снижают уровень специальных свойств в прутках сплавов системы титан-цирконий-ниобий, применяемых в качестве заготовок для изготовления костных имплантатов. Особенно сплавов типа Ti-18Zr-(14-15)Nb (в ат. %) и особенно при эксплуатации знакопеременных нагрузках изделий с кручением и изгибом.
Данный недостаток обусловлен отсутствием регламента при выполнении винтовой прокатки в отношении геометрии геликоидальных траекторий течения металла в очаге деформации, направленных на формирование заданной структуры и свойств в сплавах этого типа.
Основными параметрами геометрии геликоидальных траекторий течения металла являются углы подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации и их ориентация правая или левая (правая и левая хиральность,
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%8F).
Перемещение прокатываемой заготовки по правым винтовым линиям происходит с вращением ее по часовой стрелке (при взгляде по направлению прокатки) и против часовой стрелки при движении по левым винтовым линиям.
При малых углах подъема траекторий (углах подачи валков β<12°) характерных для процесса прошивки трубного производства, деформация металла существенно неравномерна по сечению. Максимальна на периферии, минимальна в центре. В центральной зоне заготовки наблюдается разрыхление металла вплоть до осевого разрушения. (Потапов И.Н., Полухин П.И. Технология винтовой прокатки, М: Металлургия, 334 с., ил.) При чрезмерно больших углах β>24° ухудшаются условия вращения заготовки, нарушается стабильность условий захвата и винтового движения заготовки в очаге деформации. Заготовка может двигаться рывками, с проскальзыванием, вплоть до полной пробуксовки. На поверхности образуются задиры и плены.
Углы подъема траекторий изменяется по длине очага деформации, достигая максимального значения на выходе из валков и минимального значения на входе. Максимальное значение β на выходе задается настройкой валков и практически совпадает углом подачи валков. Минимальное значение на входе определяется отношением начального диаметра заготовки di-1 к конченному диаметру di проката в i-ом проходе (точнее кубом отношения di-1/di по зависимости * см. ниже). В данном способе прокатка ведется при увеличении отношения (di-1/di) и, соответственно, уменьшением минимального значения β в каждом последующем проходе. Когда в части очага деформации, примыкающей сечению входа движение заготовки, происходит с малыми углами β<12°, то в ней реализуются условия прошивного стана. Т.е. металл в центральной части разрыхляется, вплоть до образования разрушения, следы которого остаются в готовом прутке. Физико-механические и служебные свойства металла резко снижаются.
Кроме, того известный способ предписывает винтовую прокатку с однонаправленным скручиванием во всех проходах, либо положительным, либо отрицательным. В станах винтовой прокатки типа 14-40, на который ориентирован известный способ скручивание задается направлением вращения заготовки. Т.е., согласно способу, заготовка вращается в одном направлении во всех проходах - либо по часовой стрелке, либо против.
Как известно (Никулин А.Н. Винтовая прокатка. Напряжения и деформации. М.: Металлургиздат, 2015, 380 с., ил.) формирование макроструктуры металла характеризуется образованием в поперечных сечениях спиральных волокон, изгибающихся против направления вращения заготовки. Спиралезация структурного строения до определенной стадии способствует раздроблению структурных составляющих, измельчению зерна. Однако, постепенно процесс измельчения зерна затухает и переходит в стадию образования нежелательной спиральной анизотропии в виде скрученного жгута из элементов структурного строения. Это сопровождается снижением служебных свойств сплава. Особенно, при действии скручивающих нагрузок противоположного направления или знакопеременного скручивания, что недопустимо для костных имплантатов.
Технический результат (эффект) изобретения состоит в значительном увеличении пластичности, а также в повышении служебных свойств сплавов системы титан-цирконий-ниобий, работающих в условиях долговременных скручивающих нагрузок переменного направления. Применение этого способа позволит получать длинномерные прутковые заготовки из сверхупругих сплавов Ti-Zr-Nb. Полученные прутковые заготовки будут демонстрировать предел прочности не менее 550 МПа и относительное удлинение не менее 20% при испытаниях на растяжение. Величина накопленной остаточной деформации, оцениваемая в ходе функциональных циклических механических испытаний прутков на растяжение (с постоянной величиной деформации в цикле 2%), будет составлять не более 1,5%. Имплантаты, изготовленные из прутковых заготовок, будут адекватно функционировать в контакте с костной тканью человека, в частности, обладать схожим с живой тканью механическим поведением (низкий модуль Юнга менее 60 ГПа, выраженный эффект сверхупругости), а также обладать высокой коррозионной стойкостью (не ниже чистого титана).
Технический результат достигается тем, что в способе винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий, включающем нагрев заготовок до температуры 800-950°С и их деформационно-термическую обработку сочетанием многопроходной винтовой прокатки с промежуточными подогревами, отличающийся тем, что винтовую прокатку выполняют при углах подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации 12-24°, при этом сочетают проходы с траекториями движения по правым винтовым линиям и проходы с траекториями движения по левым винтовым линиям, причем суммарная доля истинной деформации в проходах с траекториями движения металла по одному из видов винтовой линии не должна превышать 65% от общей истинной деформации.
Изобретение поясняется рисунком, где на фиг. 1 показана схема реализации винтовой прокатки, где А - проход(ы) с траекториями движения металла по левым винтовым линиям; В - подогрев; С - проход(ы) с траекториями движения металла по правым винтовым линиям; β0, β, β1 - углы подъема винтовых траекторий движения металла в различных сечениях. На увеличенных поперечных сечениях D-D и Е-Е показана схема спиральной макроструктуры при прокатке по левым и правым винтовым линиям, соответственно.
В данном способе реализуются принципы приспособляемости металла к условиям эксплуатации, путем адаптирующих условий проведения термомеханической обработки. Адаптация металла к знакопеременным нагрузкам производится за счет двух уровневой дробно-циклической деформации. Дробность деформации первого уровня выполняется многопроходной (3-10 проходов) винтовой прокаткой с промежуточными подогревами. В каждом отдельном проходе цикличность деформации второго уровня создается винтовым движением по заданным траекториям. При этом сочетают проходы с траекториями движения по правым винтовым линиям и проходы с траекториями движения по левым винтовым линиям, причем суммарная доля истинной деформации в проходах с траекториями движения металла по одному из видов винтовой линии не должна превышать 65% от общей истинной деформации.
В условиях реализации способа радиально-сдвиговой прокаткой формируется функционально градиентная по сечению заготовки структура металла. В периферийных слоях образуется мелкодисперсное строение с практически изотропным распределением структурных элементов и максимальным уровнем вязкопластических свойств металла. По мере приближения к центру прутка линейные размеры зерен укрупняются и вытягиваются в осевом направлении. При это повышаются прочностные показатели. В целом создается естественный псевдокомпозит с пластичной оболочкой и «жесткой» сердцевиной, который обеспечивает достижение технического результата.
Существенные отличительные признаки предлагаемого способа установлены в результате прямой экспериментальной отработки. Они необходимы для достижения технического результата.
Существенный отличительный признак способа состоит в сочетании проходов с траекториями движения по правым винтовым линиям и проходов с траекториями движения по левым винтовым линиям, при котором суммарная доля истинной деформации в проходах с траекториями движения металла по одному из видов винтовой линии не должна превышать 65% от общей истинной деформации. Он задает требуемые условия по цикличности пластической деформации и предупреждает образование чрезмерной спиральной анизотропии.
В условиях цикличности процесса формоизменения при РСП, угол подъема винтовой траектории β является одним из основных факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние заготовки.
При малых углах подъема траекторий (углах подачи валков β1<12°) характерных для процесса прошивки трубного производства, деформация металла существенно неравномерна по сечению. Максимальна на периферии, минимальна в центре. В центральной зоне заготовки наблюдается разрыхление металла вплоть до осевого разрушения. При чрезмерно больших углах β1>24° ухудшаются условия вращения заготовки, нарушается стабильность условий захвата и винтового движения заготовки в очаге деформации. Заготовка может двигаться рывками, с проскальзыванием, вплоть до полной пробуксовки. На поверхности образуются задиры и плены.
Физическая сущность признака поясняется схемой реализации винтовой прокатки на фиг. 1. и состоит в следующем. Цикличность винтовой прокатки является, с одной стороны, фактором прямого действия, обеспечивающим искомый технический результат, но с другой стороны, от числа циклов зависит деформируемость заготовок и вероятность образования разрыв и дефектов. Чтобы получить результат и не допустить образования дефектов, необходимо предусматривать подогревы (выдержку прутка при температуре 800-950°С). В процессе подогрева в сплаве титан-цирконий-ниобий за счет термодиффузионных процессов и релаксационных явлений снимается накопленная деформационная поврежденность металла. Его пластические свойства восстанавливаются на повышенном уровне, и становится возможной дальнейшая прокатка.
Угол β изменяется вдоль оси прокатки от максимального значения β1 на выходе из очага деформации до β0 на входе. Между углами β1 и β0 существует соотношение
где di-1 и di диаметр исходной заготовки и получаемого проката в i-ом проходе, соответственно.
Режим деформирования в каждом проходе назначается следующим образом. Угол β1 на выходе устанавливается углом подачи валков β1=21-24°. Угол на входе контролируется выбором коэффициента обжатия по диаметру 
в данном проходе, таким что
Соблюдение этих условий позволит создать благоприятные условия формоизменения, исключающие разрыхление металла во всем объеме очага деформации.
Пример 1 реализации способа.
Слиток сплава Ti-18Zr-14Nb (в ат. %) диаметром 50 мм, длиной 500 мм был выплавлен методом вакуумной индукционной плавки
Слиток был обточен до диаметра 46 мм. Контрольные пробы были отобраны на образцы для исследования структуры и свойств.
Далее слиток был подвергнут деформационно-термической обработке. Нагрев в камерной электропечи сопротивления до температуры 900°С в течении 60 мин.
Нагретый слиток был деформирован винтовой прокаткой за четыре прохода с траекториями движения по правым винтовым линиям до диаметра 26,4 мм по маршруту ∅58,0→∅47,7→∅39,1→∅32,1→∅26,4. Далее деформация заготовки проводилась винтовой прокаткой за четыре прохода с траекториями движения по левым винтовым линиям до диаметра 12 по маршруту ∅26,4→∅21,7→∅17,8→∅14,6→∅12. Между проходами раскат подогревался (выдерживался) в печи в течение 10-15 мин при температуре 850°С.
Углы подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации и деформационные режимы винтовой прокатки приведены в табл. 1.
Как видно из Таблицы 1 общая истинная деформация за передел составляет 3,15, суммарная в проходах с траекториями движения по правым винтовым линиям составляет 1,58, т.е. 0,5 от общей.
Деформационно-термическая обработка слитка сочетанием многопроходной винтовой прокатки с промежуточными подогревами на всех этапах проходила устойчиво без образования каких-либо дефектов.
Полученные прутковые заготовки были подвергнуты всесторонним исследованиям, в результате которых установлено, что технический результат, достигнут в полном объеме.
Таким образом, в результате применения способа, включающего деформационно-термическую обработку заготовок сочетанием многопроходной винтовой прокатки и ротационной ковки по определенному режиму получены прутковые заготовки из сверхупругого сплава системы Ti-18Zr-14Nb. Показано, что полученные заготовки демонстрируют предел прочности 601 МПа и относительное удлинение 32% при испытаниях на растяжение. Модуль Юнга полученных заготовок составляет 50ГПа. Величина накопленной остаточной деформации, оцениваемая в ходе функциональных циклических механических испытаний прутков на растяжение (с постоянной величиной деформации в цикле 2%), составляет 0,9%. В ходе функциональных циклических механических испытаний прутковые заготовки проявляют выраженный эффект сверхупругости. Имплантаты, изготовленные из прутковых заготовок, будут адекватно функционировать в контакте с костной тканью человека, в частности, обладать схожим с живой тканью механическим поведением.
Пример 2 реализации способа.
Слиток сплава Ti-18Zr-15Nb (в ат. %) диаметром 73 мм, длиной 200 мм был выплавлен методом вакуумной индукционной плавки
Слиток был обточен до диаметра 69,3 мм. Контрольные пробы были отобраны на образцы для исследования структуры и свойств.
Далее слиток был подвергнут деформационно-термической обработке. Нагревался в камерной электропечи сопротивления до температуры 950°С в течении 60 мин.
Нагретый слиток был деформирован винтовой прокаткой с траекториями движения по левым винтовым линиям до диаметра 25,5 мм по маршруту ∅69,3→∅56,8→∅46,5→∅38,1→∅31,2→025,5. Далее деформация заготовки проводилась винтовой прокаткой за три прохода с траекториями движения по правым винтовым линиям до диаметра 14 по маршруту ∅25,5→∅20,9→∅17,1→∅14,0.
Между проходами раскат подогревали (выдерживали) в печи в течение 10-15 мин при температуре 850°С.
Углы подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации и деформационные режимы винтовой прокатки приведены в табл. 2.
Как видно из Таблицы 2, суммарная истинная деформация в проходах с траекториями движения по правым винтовым линиям составляет 37% от общей, а по левым, соответственно 63%.
Деформационно-термическая обработка слитка сочетанием многопроходной винтовой прокатки с промежуточными подогревами и ротационной ковки на всех этапах проходила устойчиво без образования каких-либо дефектов.
Полученные прутковые заготовки были подвергнуты всесторонним исследованиям, в результате которых установлено, что технический результат, достигнут в полном объеме.
Таким образом, в результате применения способа, включающего деформационно-термическую обработку заготовок сочетанием многопроходной винтовой прокатки и ротационной ковки по определенному режиму получены прутковые заготовки из сверхупругого сплава системы Ti-18Zr-14Nb. Показано, что полученные заготовки демонстрируют предел прочности 615 МПа и относительное удлинение 24% при испытаниях на растяжение. Модуль Юнга полученных заготовок составляет 53 ГПа Величина накопленной остаточной деформации, оцениваемая в ходе функциональных циклических механических испытаний прутков на растяжение (с постоянной величиной деформации в цикле 2%), составляет 1,1%. В ходе функциональных циклических механических испытаний прутковые заготовки проявляют выраженный эффект сверхупругости. Имплантаты, изготовленные из прутковых заготовок, будут адекватно функционировать в контакте с костной тканью человека, в частности, обладать схожим с живой тканью механическим поведением.
Claims (1)
- Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий, заключающийся в том, что осуществляют многопроходную винтовую прокатку заготовки с промежуточными подогревами при углах подъема винтовых траекторий движения металла в очаге деформации 12-24°, при этом сочетают проходы с траекториями движения по правым винтовым линиям и проходы с траекториями движения по левым винтовым линиям, причем суммарная доля истинной деформации в проходах с траекториями движения металла по одному из видов винтовой линии не превышает 65% от общей истинной деформации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019144507A RU2717765C1 (ru) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019144507A RU2717765C1 (ru) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2717765C1 true RU2717765C1 (ru) | 2020-03-25 |
Family
ID=69943156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019144507A RU2717765C1 (ru) | 2019-12-27 | 2019-12-27 | Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2717765C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756077C1 (ru) * | 2021-02-25 | 2021-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ получения прутков круглого сечения из титанового сплава (варианты) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1816236A1 (en) * | 1990-11-14 | 1993-05-15 | Mo I Stali I Splavov | Method for production of rolled rounds |
| RU2389568C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" | Способ получения субмикрокристаллической структуры в нелегированном титане |
| RU2536614C2 (ru) * | 2013-04-09 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленный центр МАТЭК-СПФ" | Способ получения прутков и способ получения тонкой проволоки из сплава системы никель-титан с эффектом памяти формы |
| CN104971940A (zh) * | 2014-04-14 | 2015-10-14 | 西安中泰新材料科技有限公司 | 一种钛棒材螺旋轧制方法及装置 |
| RU2692003C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-06-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения прутков из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий |
-
2019
- 2019-12-27 RU RU2019144507A patent/RU2717765C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1816236A1 (en) * | 1990-11-14 | 1993-05-15 | Mo I Stali I Splavov | Method for production of rolled rounds |
| RU2389568C1 (ru) * | 2008-12-29 | 2010-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный университет" | Способ получения субмикрокристаллической структуры в нелегированном титане |
| RU2536614C2 (ru) * | 2013-04-09 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Промышленный центр МАТЭК-СПФ" | Способ получения прутков и способ получения тонкой проволоки из сплава системы никель-титан с эффектом памяти формы |
| CN104971940A (zh) * | 2014-04-14 | 2015-10-14 | 西安中泰新材料科技有限公司 | 一种钛棒材螺旋轧制方法及装置 |
| RU2692003C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-06-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения прутков из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2756077C1 (ru) * | 2021-02-25 | 2021-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ получения прутков круглого сечения из титанового сплава (варианты) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2638139C2 (ru) | Ковка в открытом штампе с раздельными проходами трудных для ковки и чувствительных к траектории деформирования сплавов на основе титана и на основе никеля | |
| US7611592B2 (en) | Methods of beta processing titanium alloys | |
| TWI506149B (zh) | 高強度鈦之製備 | |
| JP5050199B2 (ja) | マグネシウム合金材料製造方法及び装置並びにマグネシウム合金材料 | |
| US8834653B2 (en) | Hot stretch straightening of high strength age hardened metallic form and straightened age hardened metallic form | |
| CN104775053B (zh) | 用于制造克氏针的医用Ti‑6Al‑7Nb合金丝的制备工艺 | |
| RU2656626C1 (ru) | Способ получения проволоки из сплава титан-ниобий-тантал-цирконий с эффектом памяти формы | |
| JP6737686B2 (ja) | 純チタン金属ワイヤおよびその加工方法 | |
| RU2583566C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ БЕСШОВНЫХ ТРУБ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti-3Al-2,5V | |
| JP3934372B2 (ja) | 高強度および低ヤング率のβ型Ｔｉ合金並びにその製造方法 | |
| RU2717765C1 (ru) | Способ винтовой прокатки сплавов системы титан-цирконий-ниобий | |
| JP6696202B2 (ja) | α＋β型チタン合金部材およびその製造方法 | |
| JP7448777B2 (ja) | α＋β型チタン合金棒材及びα＋β型チタン合金棒材の製造方法 | |
| RU2692003C1 (ru) | Способ получения прутков из сверхупругих сплавов системы титан-цирконий-ниобий | |
| RU2621535C1 (ru) | Способ получения наноструктурной проволоки из сплава титан-никель-тантал с эффектом памяти формы | |
| RU2717764C1 (ru) | Способ получения объёмных наноструктурированных полуфабрикатов из сплавов с памятью формы на основе никелида титана (варианты) | |
| RU2503733C1 (ru) | Наноструктурный сплав титан-никель с эффектом памяти формы и способ получения прутка из него | |
| RU2758735C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОВАНОЙ ЗАГОТОВКИ В ВИДЕ ПРУТКА ИЗ (α+β)-ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | |
| JP2017002390A (ja) | チタン合金鍛造材 | |
| RU2753210C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРУТКОВ ИЗ СВЕРХУПРУГИХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ Ti-Zr-Nb | |
| RU2439195C1 (ru) | Способ обработки крупногабаритных заготовок из титановых сплавов | |
| RU2237109C1 (ru) | Способ получения ультрамелкозернистых титановых заготовок | |
| RU2346778C1 (ru) | Способ изготовления пружин сжатия | |
| CN110983218B (zh) | 一种组织均匀的小规格纯铌棒材的制备方法 | |
| RU2285740C1 (ru) | Способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201014 Effective date: 20201014 |