Горячая трехвалковая продольная прокатка сверхупругого сплава Ti-Zr-Nb для ортопедических имплантатов: микроструктура, текстура, механические и функциональные свойства

Abstract

В работе исследовано влияние высокотемпературной термомеханической обработки (ТМО), включающей трёхвалковую продольную прокатку (ПП) сплава Ti-18Zr-15Nb на структурно-фазовое состояние, механические и функциональные свойства, с целью изготовления длинномерных прутковых полуфабрикатов. ПП приводит к формированию динамически полигонизованной субструктуры с вытянутыми в направлении прокатки зернами β-фазы. Последующая горячая правка (ГП) растяжением способствует развитию частичной рекристаллизации преимущественно в периферийной части прутка, что приводит к небольшому снижению прочности, однако высокий комплекс механических и функциональных свойств (σв = 678 МПа, εrsemax = 3.5 %, E = 45 ГПа) прутков после ПП+ГП делает исследуемый режим ТМО перспективным для производства имплантатов.

The study investigated the effect of high-temperature thermomechanical treatment (TMT), including longitudinal 3-roll (LR) rolling, on the structural, mechanical, and functional properties of the Ti-18Zr-15Nb alloy, aimed at producing long-length bar stock. After LR, a dynamically polygonized substructure with elongated β-phase grains parallel to the rolling direction was formed. The subsequent hot tension straightening (HTS) resulted in partial recrystallization of the bar's peripheral layers, leading to a slight reduction in strength. However, the high mechanical and functional properties (UTS = 678 MPa, εrsemax = 3.5%, E = 45 GPa) after LR+HTS make the TMT mode promising for implant production.