КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 22-29-01562

НазваниеВлияние термомеханической обработки, включающей волочение, на структурообразование и функциональные свойства сверхупругого сплава Ti-Zr-Nb медицинского назначения

РуководительМурадян Анастасия Александровна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2022 г. - 2023 г.

Конкурс№64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые словаБиоматериалы, титановые сплавы, сплавы с памятью формы, сверхупругость, биосовместимость, термомеханическая обработка, волочение, последеформационный отжиг, структура, механические свойства, функциональные свойства

Код ГРНТИ53.49.15

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект данной научно-исследовательской работы направлен на исследование влияния комбинированной термомеханической обработки (ТМО) по новой схеме, включающей холодное волочение, на структуру, текстуру и фазовое состояние сверхупругих сплавов Ti-Zr-Nb с целью достижения высокого комплекса механических и функциональных свойств. В настоящее время существует потребность в получении полуфабрикатов с повышенным комплексом функциональных свойств, обеспечивающих высокий уровень биологической и биомеханической совместимости с костной тканью, для изготовления ортопедических имплантатов. Метастабильные трехкомпонентные и четырехкомпонентные безникелевые сплавы с памятью формы (СПФ) на основе Ti-Nb и Ti-Zr обладают уникальным сочетанием биохимической и биомеханической совместимости. Первая обеспечена химическим составом. Титан, ниобий, тантал и цирконий относятся к биосовместимым металлам, не вызывающим отторжения организмом человека. Вторая достигается вследствие нелинейного сверхупругого поведения, схожего с поведением костных тканей человеческого тела, и низкого значения модуля Юнга, близкого к таковому у плотной костной ткани. Кроме того, в зависимости от состава и обработки эти сплавы могут вести себя сверхупруго при температуре человеческого тела благодаря обратимому β↔α" мартенситому превращению. Благодаря этому эти сплавы являются одними из наиболее перспективных металлических материалов для костных имплантатов, функционирующих под нагрузкой. ТМО является инструментом для эффективного управления структурой, фазовым состоянием и текстурой, а также механическими и функциональными свойствами титановых СПФ. Известно, что выбор рациональной схемы ТМО приводит к существенному увеличению комплекса функциональных свойств СПФ на основе Ti-Nb и Ti-Zr. Холодное волочение, как один из методов обработки металлов давлением, позволяет получать протянутое изделие с гладкой блестящей поверхностью и достаточно точными размерами поперечного сечения. За счет формирования сильно вытянутой изотропной структуры волочением расширяются возможности выбора режима термической обработки для управления морфологией зерен и формирования явно выраженной кристаллографической текстуры материала, что в целом может значительно повысить комплекс функциональных свойств. Исследование влияния термомеханической обработки, включающей волочение с умеренными и интенсивными степенями деформации, различными температурами и временем последеформационного отжига, позволят получить новые данные о структурообразовании и установить взаимосвязь обработка-структура-свойства. Полученные результаты откроют новые возможности для дальнейшей разработки новых технологий изготовления полуфабрикатов из сплавов системы Ti-Zr-Nb с повышенным комплексом функциональных свойств, обеспечивающих высокий уровень биологической и биомеханической совместимости с костной тканью.

Ожидаемые результаты
1. Экспериментальные образцы СПФ Ti-Zr-Nb, подвергнутые термомеханической обработке, включающей холодное волочение с различными степенями деформации, последеформационный отжиг и старение в широком диапазоне температур. 2. Экспериментальные закономерности формирования структуры, фазового состояния и текстуры СПФ Ti-Zr-Nb в результате ТМО, включающей холодное волочение, последеформационный отжиг и старение в различных комбинациях. 3. Экспериментальные закономерности изменения механических и функциональных свойств СПФ Ti-Zr-Nb в результате ТМО, включающей холодное волочение, последеформационный отжиг и старение в различных комбинациях. 4. Данные о степени реализации эффектов сверхупругости и памяти формы сплава Ti-Zr-Nb в результате ТМО при функциональных циклических испытаниях. 5. Рекомендации по выбору оптимальных режимов термомеханической обработки сплава Ti-Zr-Nb, включающей волочение. Полученные результаты позволят комплексно изучить влияние различных режимов ТМО, включающих волочение, на структурно-фазовое состояние СПФ Ti-Zr-Nb и выявить режимы, при помощи которых возможно достигнуть повышенных функциональных и механических характеристик.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---