Фазовые и структурные превращения в низкомодульном ZrTiNb-сплаве при дополнительном легировании Hf

Abstract

Изучено влияние легирования Hf (1–10% (ат.)) на фазовый состав, микроструктуру, механические характеристики и др. сплава Zr–Ti–Nb. Показано, что в закаленном от температур однофазной β-области состоянии все сплавы Zr–Ti–Nb–Hf системы находятся в метастабильном β-состоянии с небольшим количеством наноструктурной ω-фазы. Такой же фазовый состав наблюдается после 96%-й холодной пластической деформации в сплавах, содержащих до 8%Hf, выше 8% Hf отмечено появление мартенситных фаз. Установлена немонотонная зависимость параметров ОЦК β-фазы и модуля упругости от содержания Hf. Сплавы с содержанием до 4%Hf сочетают оптимальные механические свойства с повышенной рентгенконтрастностью и более низкой магнитной восприимчивостью по сравнению с имеющимися медицинскими материалами.

Вивчено вплив легування Hf (1–10% (ат.)) на фазовий склад, мікроструктуру, механічні властивості та ін. сплаву Zr–Ti–Nb. Показано, що в загартованому від температур однофазної β-області стані усі сплави Zr–Ti–Nb–Hf системи знаходяться в метастабільному β-стані з невеликою кількістю наноструктурної ω-фази.Такий же фазовий склад спостерігаеться після 96%-ної холодної пластичної деформації в сплавах, що містять до 8% Hf, тоді як вищі концентрації призводять до появи мартенситних фаз. Встановлена немонотонна залежність параметрів ОЦК β-фази і модуля пружності від вмісту Hf. Сплави із вмістом Hf до 4% мають оптимальне поєднання механічних властивостей із підвищеною рентгенконтрастністю і нижчою магнітною чутливістю порівняно з наявними медичними матеріалами.

The influence of additional alloying with Hf (within the range 1–10% (at.)) of earlier developed alloy for medical application from Zr–Ti–Nb system on phase composition, microstructure, elastic modulus, reversible deformation, X-ray contrast and magnetic susceptibility was studied. It was shown that in as-quenched from temperature of single-phase β-field condition all studied Zr–Ti–Nb–Hf alloys have metastable β-phase with a small amount of nanostructured ω-particles. After 96% cold deformation alloys containing up to 8% Hf have the same phase composition, while in the alloy containing 10% Hf appearance of martensitic phases was observed. Non-monotonic dependence of β-phase h.c.p. lattice parameter and elastic modulus vs. Hf content was found. It was established that containing up to 4% Hf alloy is characterized by optimal balance of mechanical properties and increased X-ray contrast as well as lowered in comparison with now employed for implants materials magnetic susceptibility.