Наибольшее упрочнение достигается при легировании титана эвтектоидообразующими β-стабилизаторами Fe, Сг, Мn и изоморфными Mo, V, Nb стабилизаторами. Ванадий и ниобий упрочняют сплавы слабее других, но и меньше снижают пластичность. Двухфазные сплавы упрочняются с помощью термической обработки ­закалки и старения. В отожженном и закаленном состояниях они имеют хорошую пластичность, а после старения - высокую прочность и жаропрочность. Чем больше β-фазы содержится в структуре сплава, тем он прочнее в отожженном состоянии и сильнее упрочняется при термической обработке.

равновесном состоянии содержат сравнительно немного β-фазы (5-25 %). В результате закалки образуется структура мартенсита α. К этому классу относятся высокопрочные сплавы ВТ6, ВТ14, ВТ16 и жаропрочные сплавы ВТ8, ВТ9, ВТЗ-1.

Сплавы переходного класса содержат больше легирующих элементов и соответственно больше β-фазы (25-50 %) в равновесной структуре, чем сплавы мартенситного класса. Структура этих сплавов чувствительна к колебаниям химического состава и режимам термической обработки. Так, после закалки в этих сплавах можно получить однофазную структуру переохлажденной β-фазы или структуру, состоящую из этой фазы и мартенсита α. Наличие большого количества β-фазы обеспечивает сплавам переходного класса самую высокую прочность среди (α + β)-сплавов. Например, сплав ВТ22 (50% β-фазы) имеет после отжига такое же временное сопротивление, как сплав ВТ6 после закалки и старения.

Двухфазные сплавы удовлетворительно обрабатываются резанием и свариваются. После сварки требуется отжиг для повышения пластичности сварного шва. Они менее склонны к водородной хрупкости, чем α- и псевдо-α-сплавы, так как водород обладает большей растворимостью в β-фазе. Двухфазные сплавы куются, штампуются и прокапываются легче, чем сплавы с α­структурой. Они поставляются в виде поковок, штамповок, прутков, листов, ленты.

легированы большим количеством изоморфных β-стабилизаторов (V, Mo, Nb, Та) - дорогих, дефицитных и обладающих высокой плотностью.

После закалки имеют структуру переохлажденной

о

С.

3%.

сложных титановых отливок необходим комплексный подход к выбору оптимальных режимов литья как при плавке и заливке металла, так и при формировании отливки в литейной форме.

2.3.3. Сплавы ВТ1-00 и ВТ1-0

Прочностные свойства титана могут быть повышены нагартовкой но при этом сильно снижаются пластические свойства. К недостаткам титана следует отнести высокую склонность к водородной хрупкости, в связи с чем содержание водорода не должно превышать 0,008% в титане ВТ1 - 00 и 0,01 % в ВТ1 - 0. Сплавы типа ВТ6 (Ti-6A1-4V) (α + β)-класса относятся к числу наиболее распространенных за рубежом титановых сплавов. В медицине из него изготавливают подавляющее большинство металлоконструкций для травматологии и нейрохирургии.

других крупногабаритных полуфабрикатов осуществляют при температуре 750-800°С. Охлаждение вместе с печью крупных полуфабрикатов предотвращает их коробление, а для мелких деталей позволяет избежать частичной закалки. Однако в последнее время было доказано, что целесообразно повысить температуру отжига до 900-950°С, что приведет к повышению вязкости разрушения и ударной вязкости при сохранении высоких пластических свойств из-за формирования смешанной структуры с большой долей пластинчатой составляющей. Двойной отжиг также позволяет повысить вязкость разрушения и сопротивление коррозионному сопротивлению. Сплав ВТ16 - сплав большей частью подходящий для изготовления медицинских инструментов. Сплав ВТ16 относится к высокопрочным (α + β)-сплавам той же системы Ti-A1-Мо-V, но с небольшим содержанием алюминия и большим содержанием β-стабилизаторов. Благодаря высокому содержанию β-фазы сплав ВТ 16 отличается высокой технологичностью. Он хорошо деформируется не только в горячем, но и в холодном состоянии, что обусловлено не только (α + β)-структурой, но и невысоким содержанием алюминия.

Сплав ВТ16 применяют в отожженном и термически упрочненном состояниях. Листы, тонкостенные трубы, профили и детали из них отжигают при температурах 680-790°С, а прутки, толстостенные трубы и профили при 770-790°С.

разрыву 1200 МПа мало чувствителен к концентраторам напряжений: надрезу, перекосу и т.п.

В тоже время имеются публикации об использовании специальных конструкционных пластмасс, таких как поликарбонат, полиэфирэфиркетон, полисульфон. Эти полимеры в отличие от многотоннажных полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида и полистирола, обладают высоким комплексом свойств, что потенциально позиционирует их как конструкционные материалы для медицинских инструментов. Кроме того, предпосылкой к выбору вышеуказанных материалов явилась способность их перерабатываться в изделия. Они были выбраны на том основании, что их переработка может осуществляться методами литья под давлением или экструзией на полностью автоматизированном оборудовании. В результате проведенного анализа остановились на следующих полимерах: полипропилен, полисульфон и полифениленсульфон, полиэфирэфиркетон, поликарбонат и полиамид. Основные параметры материалов и технические требования к ним приведены в таблице 5. Как видно из данных, приведенных в таблице температура размягчения, и как следствие, температура переработки материалов колеблется в широких пределах от 162˚С для полипропилена до 340˚С для полиэфирэфиркетона. Однако все выбранные полимеры являются термопластами, поэтому могут перерабатываться методами литья и экструзии.

Полипропилен - весьма устойчивый почти во всех

характерны высокая ударная прочность, высокая стойкость к многократным изгибам, твердость, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами.

Он противостоит воздействию большинства полярных органических растворителей, таких, как спиртов, сложных эфиров и кетонов (например, ацетона) и кислот даже при высокой их концентрации и температуре выше 60°С. Также полипропилен устойчив к воздействию водных растворов неорганических соединений - солей, кипящей воды и щелочей. Полипропилен широко используется в медицине в качестве одноразовых шприцов других расходных материалов. Долговременная устойчивость при температурах выше 100°С позволяет использовать полипропилен для изготовления корпусов ингаляторов, которые не подвержены коррозии под действием минеральных вод, применяемых для ингаляции, а также специальных трубок и шлангов.

В зависимости от используемой марки технологические свойства полимера существенно различаются, особенно по показателю текучести расплава, который влияет на перерабатываемость полимера. Согласно приведенным данным изделия из полипропилена могут перерабатываться методами экструзии, вакуум- и пневмоформования, экструзионно-выдувного, инжекционно-выдувного, инжекционного, компрессионного формования, литье под давлением.

Для дальнейшего исследования были выбраны марки полипропилена 04П10/010, 05П10/020 и 06П10/040.

Весь комплекс физико-механических показателей (табл.5) соответствует таковым для промышленно выпускаемого полипропилена и может быть использован для изделий с металлозамещающими элементами. Для усиления прочностных свойств полипропилена в дальнейших исследованиях будет использовано наполнение оксидами титана, цинка, измельченным стекло- и углеволокном, а также силикатными сферами.