Cx-x вплив ультразвукової ударної обробки в різних середовищах на механічні властивості титанового сплаву вт6

Вид материала

Документы

Содержание Середовище обробки Рідкий азот

Подобный материал:

• Вплив легування Si на структуру та механічні властивості спрямовано закристалізованого, 62.93kb.
• Нагрівання металу, термомеханічний режим та вплив ковальської обробки на властивості, 24.64kb.
• Будова й властивості твердих тіл. Кристалічні й аморфні тіла. Анізотропія кристалів., 92.38kb.
• План Вступ 2 Розділ Керамічні матеріали І їх класифікація 3 1Характеристика основних, 442.6kb.
• Лекція 1 «прийоми кулінарної обробки», 225.12kb.
• Конспект лекцій зміст Лекція №1. 3 Вплив технологічних можливостей різних методів виготовлення, 424.28kb.
• Явища природи. Механічні явища. 5 клас. Мета, 60.42kb.
• Язувального на магнітні властивості матеріалу на основі заліза а. В. Мініцький, 98.76kb.
• Національна академія наук україни інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова, 108.53kb.
• Технологія харчування тема Види кулінарної обробки продуктів, 108.41kb.

Cx-X

Вплив ультразвукової ударної обробки в різних середовищах на механічні властивості титанового сплаву ВТ6

М. О. Васильєв, Г. І. Прокопенко, В. С. Філатова, Л. Ф. Яценко

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, 03680, МСП, Київ-142, Україна


Функціональна надійність медичних імплантатів і конструкцій, які застосовуються в ортопедії, травматології, стоматології та інших областях медицини, перш за все залежить від комплексу механічних властивостей об’єму та поверхні, які проявляються в умовах їх роботи в живому організмі і дією їх на навколишні тканини. Тому пошук оптимального відношення характеристик міцності, які мають (α+β) титанові сплави з максимальною біологічною сумісністю є однією з важливих проблем в медицині.

З метою підвищення механічних властивостей титанових сплавів застосовують методи інтенсивної пластичної деформації, які призводять до формування субмікрокристалічного і наноструктурного стану, що сприяє покращенню характеристик міцності. Ультразвукова ударна обробка (УЗУО) призводить до структурно-фазових змін, зміцненню поверхні та приповерхневих шарів. При дії УЗУО відбувається перерозподіл структури металу на певну глибину, утворюючи при цьому мікро- і наноструктури.

В даній роботі вивчався вплив ультразвукової ударної обробки в різних середовищах на механічні характеристики (мікротвердість) титанового сплаву ВТ6.

Для деформаційного зміцнення поверхні титанового сплаву ВТ6 використовувалася ультразвукова установка [1], яка складалася з ультразвукового генератора частотою 21 кГц та потужністю 0,6 кВт, послідовно з’єднаних перетворювача і трансформатора коливальної швидкості, на кінці якого встановлена ударна головка, яка містить один циліндричний бойок діаметром 5 мм і довжиною 18 мм. УЗУО поверхні зразків проводили при кімнатній температурі в наступних середовищах: повітря, рідкий азот та інертні середовища (аргон і гелій). Енергія удару складала 6 мДж, сила удару – 200 Н, тривалість обробки змінювалася від 50 до 150 с, амплітуда ультразвукових коливань – 25 і 40 мкм. Енергія ударного імпульсу оцінювалася за формулою:

, (1)

де m – маса бойка, υ – швидкість бойка, що дорівнює середній коливальній швидкості торця концентратора в момент їх торкання , де f і ξ – частота та амплітуда коливань торця концентратора.

Мікротвердість поверхні зразків сплаву ВТ6 вимірювалася на приладі ПМТ-3М при навантаженні 100 г. Кінетика зміни мікротвердості HV в залежності від часу обробки та середовища при амплітудах різних коливань наведено в таблиці 1.

Мікротвердість поверхні сплаву ВТ6 без обробки становить 290 кг/мм². Таким чином, максимальний ефект збільшення мікротвердості (~ 3 рази) в результаті дії УЗУО виявлено в середовищі рідкого азоту при амплітуді 40 мкм та тривалості 60 с.


ТАБЛИЦЯ 1. Мікротвердість HV (кг/мм²) титанового сплаву ВТ6 після ультразвукової ударної обробки в різних середовищах і тривалості обробки.

Середовище обробки	Амплітуда 25 мкм, тривалість обробки					Амплітуда 40 мкм, тривалість обробки
	50 с	60 с	100 с	120 с	150с	50 с	60 с	100 с	120 с	150 с
Повітря		651					685
Рідкий азот		733		763		524	980	619	585
Гелій	527					716	672	733	760	968
Аргон			929

1. Г. І. Прокопенко, М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, Г. І. Кузьміч, В. І. Чорний, О. Ф. Луговський, Ультразвукова установка для зміцнення та наноструктуризації металевих поверхонь, Патент України на корисну модель № 9175, Бюл. №9 від 15.09.2005.