Сучасна електрометалургія, 2025, №01

2025 №01 (08)

2025 №01 (01)

---

Сучасна електрометалургія, 2025, #1, 51-57 pages

Мікроструктура металу сплаву системи Ti–Zr–Nb, отриманого методом WAAM з присадним металопорошковим дротом

С.Л. Шваб¹, Р.В. Селін¹, М.М. Ворон^2,3, В.Ю. Білоус¹, І.К. Петриченко¹, Л.М. Радченко¹

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: serg.schwab@gmail.com
²Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України. 03680, м. Київ, 142, МСП, бульв. Академіка Вернадського, 34/1
³Національний технічний університет України «КПІ ім. Ігоря Сікорського». 03056, м. Київ, Берестейський проспект, 37

Реферат
Робота присвячена дослідженню одержаного методом WAAM (α+β)-сплаву системи Ti–Zr–Nb медичного призначення. В якості присадного матеріалу використовувався металопорошковий дріт з осердям сплаву Ti–13Zr–13Nb. В результаті проведених робіт було одержано зразок складу Ti–7Zr–7Nb. Показана можливість однорідного структуроутворення зразків, одержаних методом WAAM з двофазних сплавів титану біомедичного призначення системи Ti–Zr–Nb. При цьому зберігається класичне утворення макроструктури, яке залежить від умов та напрямку тепловідведення, що сприяє формуванню стовпчастих кристалів. Показано, що при формуванні наплавлених шарів існує можливість проявлення слабкої анізотропії властивостей через неповністю однорідну структуру, проте дрібні розміри стовпчастих кристалів верхньої частини зразка нівелюють подібний недолік. Показано рівномірне формування мікроструктури після фазової перекристалізації в усіх зонах наплавленого металу, що характеризується наявністю дисперсних структур загартування, подібних до αʹ-фази, шириною 1 мкм в центрі макрозерен. В крайніх областях макрозерен спостерігаються пластини більших розмірів близько 2 мкм. Такі структурно-фазові характеристики є сприятливими для забезпечення подальших структурних змін і досягнення високого рівня механічних властивостей адитивно одержаних виробів після кінцевої термічної обробки. Бібліогр. 17, табл. 1, рис. 7.
Ключові слова: титанові сплави, медичне призначення, Ti–13Zr–13Nb, Ti–7Zr–7Nb, WAAM, наплавлені шари, мікроструктура

Отримано 22.01.2025
Отримано у переглянутому вигляді 04.02.2025
Прийнято 20.02.2025

Список літератури

1. Kudrman, J., Fousek, J., Březina,V. et al. (2007) Titanium alloys for implants in medicine. Kovove Mater., 45(4), 199–208.
2. Balazic, M., Kopac, J., Jackson, M.J., Ahmed, W. (2007) Review. Titanium and titanium alloy applications in medicine. Inter. J. of Nano- and Biomaterials, 1, 3–34. DOI: https://doi.org/10.1504/IJNBM.2007.016517
3. Niinomi, M. (2008) Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications. J. of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 1(1), 30–42. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2007.07.001
4. Okazaki, Y., Rao, S., Ito, Y., Tateishi, T. (1998) Corrosion resistance, mechanical properties, corrosion fatigue strength and cytocompatibility of new Ti alloys without Al and V. Biomaterials, 19(13), 1197–1215. DOI: https://doi.org/10.1016/S0142-9612(97)00235-4
5. Rodriguez, B., Romero, A., Soto, O., Varorna, O. (2004) Biomaterials for orthopedics. Applications of Engineering Mechanics in Medicine, 1–21.
6. Shunxing, L. (2020) Review of the design of titanium alloys with low elastic modulus as implant materials. Advanced Engineering Materials, 22(11). DOI: https://doi.org/10.1002/adem.202000555
7. Kikuchi, M., Takada, Y., Kiyosu, E. et al. (2003) Mechanical properties and microstructures of cast Ti–Cu alloys. Dental Materials, 19(3),174–181. DOI: https://doi.org/10.1016/S0109-5641(02)00027-1
8. Niinomi, M. (2011) Low modulus titanium alloys for inhibiting bone atrophy. Biomaterials Sci. and Engin., 249–268. DOI: https://doi.org/10.5772/24549
9. Silva, H.M., Schneder, S.G., Neto, C.M. (2004) Study of nontoxic aluminum and vanadium-free titanium alloys for biomedical applications. Materials Sci. and Eng., 24(5), 679–682. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2004.08.051
10. Xu Li-juan, Xiao Shu-long, Tian Jing et al. (2009) Microstructure and dry wear properties of Ti–Nb alloys for dental prostheses. Transact. of Nonferrous Metals Soc. of China, 19, 639–644. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(10)60124-0
11. Bao, X., Li, X., Ding, J. et al. (2022) Exploring the limits of mechanical properties of Ti–Zr binary alloys. Materials Letters, 318, 132091. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2022.132091
12. Voron, M., Schvab, S., Selin, R. (2022) Modern approaches in development of biocompatible titanium alloys with a high level of performance properties. Metal ta Lytya Ukrainy, 30(2), 88–95. DOI: https://doi.org/10.15407/steelcast2022.02.088
13. Ladokhin, S.V., Voron, M.M., Drozd, Y.O. et al. (2020) Features of obtaining titanium alloys of Ti−Al−Si−Zr−Mo−Nb− Sn system under conditions of electron-beam foundry technology. Casting Processes, 140(2), 8–14. DOI: https://doi.org/10.15407/plit2020.02.008
14. Yanko, T.B., Ovchinnikov, A.V., Lyutyk, N.P., Korzhyk, V.N. (2018) Technology for obtaining of plasma spheroidised HDH titanium alloy powders used in 3D printing. Technological Systems, 85(4), 36–41. DOI: http://dx.doi.org/10.29010/085.7
15. Schwab, S., Selin, R., Voron, M. (2023) Welding materials for TIG welding, surfacing, and WAAM technology of titanium alloys. Welding in the World, 67(4), 981–986. DOI: https://doi.org/10.1007/s40194-023-01464-z
16. Akhonin, S.V., Schwab, S.L. (2019) Filler flux-cored wire for TIG welding and surfacing of VT22 titanium alloy. The Paton Welding J., 6, 34–37. DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tpwj2019.06.06
17. Akhonin, S.V., Belous, V.Y., Berezos, V.A., Selin, R.V. (2018) Effect of TIG-welding on the structure and mechanical properties of the pseudo-β titanium alloy VT19 welded joints. In: Mat. Sci. Forum. Vol. 927, 112–118. Trans. Tech. Publ. Ltd. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.927.112

---

Реклама в цьому номері:

---