Формирование структурно-фазового состояния, упругих и дюрометрических свойств в биосовместимых холоднокатаных титановых сплавах на базе системы Ti–Nb–Zr при старении

Методами растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного фазового анализа, микроиндентирования изучено влияние легирования цирконием (в пределах 3...6 ат. %) и комплексными добавками Zr+Sn, Zr+Sn+Ta на эволюцию структуры, фазового состава и свойств (контактный модуль упругости, твердость, параметры износостойкости) при старении (400 °C, время выдержки 4, 16, 64 часа) после многопроходной холодной прокатки с суммарной степенью деформации 85 % закаленных биосовместимых β-сплавов титана (ат.%) Ti–26 %Nb–3 %Zr, Ti–26 %Nb–5 %Zr, Ti–26 %Nb–6 %Zr, Ti–26 %Nb–3 %Zr–1 %Sn, Ti–26 %Nb–3 %Zr–1 %Sn–0.7Ta. Показано, что холодная прокатка исследуемых сплавов системы Ti–Nb–Zr, по сравнению с закалкой, подавляет протекание в ходе старения β→ω–превращения и способствует ускорению процессов распада β-твердого раствора с образованием неравновесной α_н-фазы. Повышение содержания циркония с 3 до 6 ат. % в холоднокатаных тройных сплавах Ti–26 %Nb-х%Zr и введение в сплав Ti–26 %Nb комплексных добавок Zr+Sn, Zr+Sn+Ta вместо добавки только циркония тормозит развитие процессов распада β-фазы при старении, что сказывается на интенсивности изменения значений контактного модуля упругости и микротвердости. Установлено, что старение исследуемых холоднокатаных сплавов позволяет получить в них более высокие значения параметров H/E_r и H³/E_r² (Н –твердость, E_r –приведенный модуль упругости), связанных с износостойкостью, чем в широко используемом в медицине сплаве титана Ti–6Al–4V. Определены составы сплавов и режимы их обработки, позволяющие получить наиболее высокий комплекс свойств.