Оптимізація складу та термообробки литих біосумісних сплавiв Ti−18Nb−xSi

Abstract

Дослiджено литi сплави системи Ti−Nb−Si з вмiстом кремнiю до 2% у порiвняннi з бiнарним сплавом Ti−1%Si. Вивчено вплив кремнiю та температури гартування на структуру i твердiсть даних сплавiв. Показано, що у сплавi Ti−1%Si та потрiйних сплавах Ti−18Nb−x Si (x = 0,6 ÷ 1,2%) при гартуваннi залежно вiд температури утворюється мартенситна структура рiзної морфологiї та дисперсностi. В бiнарному сплавi формується крупнопластинчаста або масивна α-фаза, тодi як нiобiй сприяє появi αʺ-мартенситу та переходу до тонкопластинчастої пакетної чи голчастої лiнзоподiбної його форм. Рентгенофазовий аналiз показав наявнiсть у сплавах також силiцидiв Ti₃Si, кiлькiсть яких залежить вiд вмiсту кремнiю i температури гартування. Максимальна твердiсть досягається при вмiстi кремнiю 0,8–1,1% i температурах гартування 1100–1200 °C.

Исследованы литые сплавы системы Ti−Nb−Si с содержанием кремния до 2% в сравнении с бинарным сплавом Ti−1% Si. Изучено влияние кремния и температуры закалки на структуру и твердость данных сплавов. Показано, что в сплаве Ti−1%Si и тройных сплавах Ti−18Nb−x Si (x = 0,6 ÷ 1,2%) при закалке в зависимости от температуры образуется мартенситная структура различной морфологии и дисперсности. В бинарном сплаве формируется крупнопластинчатая или массивная α-фаза, в то время как ниобий способствует появлению αʺ-мартенсита и переходу к тонкопластинчатой пакетной или игольчатой линзовидной его форм. Рентгенофазовый анализ показал присутствие в сплавах также силицидов Ti₃Si, количество которых зависит от содержания кремния и температуры закалки. Максимальная твердость достигается при содержании кремния 0,8–1,1% и температурах закалки 1100–1200 °C.

The investigation of cast alloys of the Ti−Nb−Si system with a silicon content of 2% is carried out comparing to the binary alloy Ti−1%Si. The effects of silicon and the quenching temperature on the structure and hardness of the alloys are studied. The studies have shown that, in the alloy Ti−1% Si and ternary alloys Ti−18Nb−x Si (x = 0.6÷1.2%), the martensitic structure of different morphologies and dispersions is formed during the hardening, depending on the heat temperature. In the binary alloy, the large or massive lamellar α-phase is formed, while niobium promotes the appearance of αʺ-martensite and the transition to the packet thin plate or needle lens form. The X-ray analysis showed the presence of Ti₃Si silicide in the alloys, the quantity of which depends on the silicon content and quenching temperature. Maximum hardness achieved with the silicon content of 0.8–1.1% and quenching temperatures 1100–1200 °C.