ФОРМУВАННЯ ІНТЕРМЕТАЛІДУ TiNi ПРИ СПІКАННІ СУМІШІ ПОРОШКІВ TiH₂–Ni ТА ЙОГО НАДПРУЖНА ПОВЕДІНКА

Анотація

Досліджено процеси фазоутворення та консолідації в порошкових сумішах TiH₂–Ni для утворення інтерметаліду TiNi. Застосування гідриду титану як прекурсору за оптимальних умов спікання (900–1000 °С) дозволило отримати матеріал з оптимальною пористістю та уникнути утворення рідкої фази при спіканні. Встановлено, що процеси фазоутворення при спіканні сумішей TiH₂–Ni відбуваються зі значною швидкістю. При температурах спікання 900–1000 °С утворюється 70–82% TiNi. Додатковою фазою, яка утворюється в матеріалі при всіх умовах спікання, є інтерметалід Ті₂Ni. Стійкість цієї фази пояснюється її спорідненістю до кисню з утворенням складних стабільних оксидів. Процес окиснення прискорюється завдяки високій дисперсності суміші та активності титану, утвореного при розкладі його гідриду. Причому взаємодія з киснем починається раніше, ніж з нікелем. Зразки на основі суміші з максимальною дисперсністю мають гіршу гомогенність, ніж зразки, отримані із менш дисперсної суміші. Суттєво вища дисперсність порошку гідриду забезпечує високу швидкість взаємодії титану з нікелем та швидке поглинання кисню. Встановлено, що за таких умов спікання пористість матеріалу складає 12−15%, тобто є оптимальною для медичного застосування. Дослідження механічної поведінки сплавів на основі TiNi виявило аномально низьке значення модуля пружності — 40 ГПа. Експерименти з циклічного навантаження–розвантаження показали, що на початковій ділянці діаграми навантаження пружна деформація складає 1,1%, зворотна деформація перетворення — 0,7%. Після деформації на 4% модуль пружності зменшується до Е ~ 32,7 ГПа, сумарна пружна складова деформацій збільшується до ε_пр ~ 2,6%, демпфуюча здатність сягає Q⁻¹ = 0,036. Механічні характеристики отриманих матеріалів наближені до властивостей кісток людини. Результати експериментів свідчать про те, що отримані спечені матеріали на основі нікеліду титану за структурою та механічними властивостями є перспективними для створення імплантів кісток людини.