Титан и его сплавы

Наноструктурный чистый титан, полученный методом ИПД, имеет более высокие прочностные свой­ства (σ_В = 1100 МПа) и близкие зна­чения пластичности (δ=10%) по сравнению с широко используе­мым в медицине сплавом Ti-6Al-4V. При этом циклическая проч­ность повышается как в области многоцикловой, так и в области малоцикловой усталости по срав­нению с крупнозернистым тита­ном.

На рис. 12 представлено соотно­шение между прочностью и плас­тичностью для титановых сплавов.

Алюминиевые сплавы

Уменьшение размера зерна спо­собствует проявлению низкотемпера­турной и высокоскоростной сверх­пластичности. Так, в субмикрокрис­таллическом сплаве Al-3%Mg-0,2%Sc при Т=400°С и скорости деформа­ции 3,3 • 10-2 с^-1 получено удлинение 2280%. Высокие значения плас­тичности получены на субмикрокрис­таллических Al-Mg-0.22%Sc-0.15% Zr сплавах с содержанием Mg от 0 до 4,5% в интервале температур 320— 500°С и скоростей деформации 0.01— 0.4 с-¹ в работе.

Износостойкость алюминиевых сплавов с нанокристаллической струк­турой значительно выше износо­стойкости крупнозернистых сплавов .

Твёрдые сплавы

Технология получения наноструктурных твердых сплавов вклю­чает синтез нанопорошков задан­ного фракционного и фазового со­става, прессование и спекание. К настоящему времени разработаны различные способы получения на­нопорошков тугоплавких метал­лов, карбидов и нитридов вольфра­ма, титана, ванадия, тантала и др. Порошки карбида вольфрама полу­чают карбидизацией порошков ме­таллического вольфрама или окси­да вольфрама. Консолидация по­рошка осуществляется различными методами спекания под давлением. В табл. 3 приведены свойства спла­ва WC-6%Co при различном сред­нем размере зерна карбида вольф­рама. При уменьшении среднего размера зерна карбида вольфрама прочность, твердость и износо­стойкость твердого сплава возрас­тают.

Таблица 3.

Всего в мире, исключая Китай, в 2000 г. было произведено около 30000 тонн твердых сплавов, из них от 12000 тонн субмикронных твер­дых сплавов. Например, если в 1985 г. из субмикронных твердых сплавов с размером зерна 1.2 мкм выпуска­ли 140 тонн микросверл, то в 2000 г. из ультрадисперсных сплавов с ве­личиной зерна 0.4 мкм выпускали уже 570 тонн. Основные области применения субмикронных твер­дых сплавов представлены в табл. 4

Таблица 4.

Высокодемпфирующие сплавы

Внутреннее трение и прочность стали 12Х18Н10Т, имеющей субми­крокристаллическую структуру, пре­вышают соответствующие значения для крупнозернистых аналогов в 4 раза. Повышение демпфирующих свойств обусловлено наличием большой доли неравновесных гра­ниц зерен. Внутреннее трение СМК меди примерно в 3 раза больше, чем у крупнозернистой меди, что может быть использовано для снижения шумов, вибрации, повышения со­противления циклическим нагруз­кам. Высокие демпфирующие свойства НК материалов сочетают­ся с их высокой прочностью, в то время как другие методы получения высокодемпфирующих материалов обычно не приводят к их высокой прочности.