Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией
Методами интенсивной программированной деформации получены заготовки ультрамелкозернистых магниевого сплава (размер зерен 0.5–1 μm) и тантала (размер зерен 3–5 μm). Показано, что такие материалы обладают повышенными механическими характеристиками: сплав магния – предел прочности 330 MPa, относительн...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5973 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией / И.И. Папиров, В.С. Шокуров, А.И. Пикалов, С.В. Сивцов, В.А. Шкуропатенко // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 124-128. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-5973 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Папиров, И.И. Шокуров, В.С. Пикалов, А.И. Сивцов, С.В. Шкуропатенко, В.А. 2010-02-12T17:52:43Z 2010-02-12T17:52:43Z 2009 Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией / И.И. Папиров, В.С. Шокуров, А.И. Пикалов, С.В. Сивцов, В.А. Шкуропатенко // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 124-128. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0868-5924 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5973 Методами интенсивной программированной деформации получены заготовки ультрамелкозернистых магниевого сплава (размер зерен 0.5–1 μm) и тантала (размер зерен 3–5 μm). Показано, что такие материалы обладают повышенными механическими характеристиками: сплав магния – предел прочности 330 MPa, относительное удлинение 20%; тантал – соответственно ~ 600 MРa и 30–35%. Методами інтенсивної програмованої деформації отримано заготовки ультрадрібнозернистих магнієвого сплаву (розмір зерен 0.5–1 μm) і танталу (розмір зерен 3–5 μm). Показано, що такі матеріали мають підвищені механічні характеристики: сплав магнію – границя міцності 330 MPa, відносне подовження 20%; тантал – відповідно ~ 600 MPa та 30–35%. Ultrafine-grained preforms of magnesium alloys (grain size 0.5–1 μm) and tantalum (grain size 3–5 μm) have been produced by methods of programmed severe deformation. It shown that such materials have improved mechanical characteristics: magnesium alloy – strength 330 MPa, elongation 20%; tantalum – ~ 600 MРa and 30–35%, respectively. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией Ультрадрібнозернисті магнієві сплави і тантал, отримані інтенсивною пластичною деформацією Ultrafine-grained magnesium alloy and tantalum produced by severe plastic deformation Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией |
| spellingShingle |
Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией Папиров, И.И. Шокуров, В.С. Пикалов, А.И. Сивцов, С.В. Шкуропатенко, В.А. |
| title_short |
Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией |
| title_full |
Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией |
| title_fullStr |
Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией |
| title_full_unstemmed |
Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией |
| title_sort |
ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией |
| author |
Папиров, И.И. Шокуров, В.С. Пикалов, А.И. Сивцов, С.В. Шкуропатенко, В.А. |
| author_facet |
Папиров, И.И. Шокуров, В.С. Пикалов, А.И. Сивцов, С.В. Шкуропатенко, В.А. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Ультрадрібнозернисті магнієві сплави і тантал, отримані інтенсивною пластичною деформацією Ultrafine-grained magnesium alloy and tantalum produced by severe plastic deformation |
| description |
Методами интенсивной программированной деформации получены заготовки ультрамелкозернистых магниевого сплава (размер зерен 0.5–1 μm) и тантала (размер зерен 3–5 μm). Показано, что такие материалы обладают повышенными механическими характеристиками: сплав магния – предел прочности 330 MPa, относительное удлинение 20%; тантал – соответственно ~ 600 MРa и 30–35%.
Методами інтенсивної програмованої деформації отримано заготовки ультрадрібнозернистих магнієвого сплаву (розмір зерен 0.5–1 μm) і танталу (розмір зерен 3–5 μm). Показано, що такі матеріали мають підвищені механічні характеристики: сплав магнію – границя міцності 330 MPa, відносне подовження 20%; тантал – відповідно ~ 600 MPa та 30–35%.
Ultrafine-grained preforms of magnesium alloys (grain size 0.5–1 μm) and tantalum (grain size 3–5 μm) have been produced by methods of programmed severe deformation. It shown that such materials have improved mechanical characteristics: magnesium alloy – strength 330 MPa, elongation 20%; tantalum – ~ 600 MРa and 30–35%, respectively.
|
| issn |
0868-5924 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/5973 |
| citation_txt |
Ультрамелкозернистые магниевый сплав и тантал, полученные интенсивной пластической деформацией / И.И. Папиров, В.С. Шокуров, А.И. Пикалов, С.В. Сивцов, В.А. Шкуропатенко // Физика и техника высоких давлений. — 2009. — Т. 19, № 2. — С. 124-128. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT papirovii ulʹtramelkozernistyemagnievyisplavitantalpolučennyeintensivnoiplastičeskoideformaciei AT šokurovvs ulʹtramelkozernistyemagnievyisplavitantalpolučennyeintensivnoiplastičeskoideformaciei AT pikalovai ulʹtramelkozernistyemagnievyisplavitantalpolučennyeintensivnoiplastičeskoideformaciei AT sivcovsv ulʹtramelkozernistyemagnievyisplavitantalpolučennyeintensivnoiplastičeskoideformaciei AT škuropatenkova ulʹtramelkozernistyemagnievyisplavitantalpolučennyeintensivnoiplastičeskoideformaciei AT papirovii ulʹtradríbnozernistímagníêvísplaviítantalotrimanííntensivnoûplastičnoûdeformacíêû AT šokurovvs ulʹtradríbnozernistímagníêvísplaviítantalotrimanííntensivnoûplastičnoûdeformacíêû AT pikalovai ulʹtradríbnozernistímagníêvísplaviítantalotrimanííntensivnoûplastičnoûdeformacíêû AT sivcovsv ulʹtradríbnozernistímagníêvísplaviítantalotrimanííntensivnoûplastičnoûdeformacíêû AT škuropatenkova ulʹtradríbnozernistímagníêvísplaviítantalotrimanííntensivnoûplastičnoûdeformacíêû AT papirovii ultrafinegrainedmagnesiumalloyandtantalumproducedbysevereplasticdeformation AT šokurovvs ultrafinegrainedmagnesiumalloyandtantalumproducedbysevereplasticdeformation AT pikalovai ultrafinegrainedmagnesiumalloyandtantalumproducedbysevereplasticdeformation AT sivcovsv ultrafinegrainedmagnesiumalloyandtantalumproducedbysevereplasticdeformation AT škuropatenkova ultrafinegrainedmagnesiumalloyandtantalumproducedbysevereplasticdeformation |
| first_indexed |
2025-11-26T02:44:59Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:44:59Z |
| _version_ |
1850606946631024640 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
124
PACS: 61.72.Mm, 81.40.Lm
И.И. Папиров, В.С. Шокуров, А.И. Пикалов, С.В. Сивцов,
В.А. Шкуропатенко
УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТЫЕ МАГНИЕВЫЙ СПЛАВ И ТАНТАЛ,
ПОЛУЧЕННЫЕ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Инсти-
тут физики твердого тела, материаловедения и технологий
ул. Академическая, 1, г. Харьков, 61108, Украина
E-mail: papirov@kipt.kharkov.ua
Методами интенсивной программированной деформации получены заготовки
ультрамелкозернистых магниевого сплава (размер зерен 0.5–1 μm) и тантала
(размер зерен 3–5 μm). Показано, что такие материалы обладают повышенными
механическими характеристиками: сплав магния – предел прочности 330 MPa,
относительное удлинение 20%; тантал – соответственно ~ 600 MРa и 30–35%.
Введение
В настоящее время для лечения и профилактики инфаркта миокарда ши-
роко применяется установка коронарных стентов [1]. К стентам предъявля-
ются достаточно высокие требования: высокая гибкость (для легкого про-
движения по кровеносной системе к месту установки), высокая пластич-
ность (для обеспечения возможности увеличения диаметра стента до необ-
ходимого размера в месте установки), высокие прочность и жесткость (для
обеспечения радиальной устойчивости в процессе эксплуатации), высокая
рентгеноконтрастность (для хорошей видимости в антиографе и ретгенов-
ском томографе), биосовместимость с организмом (для предотвращения
возможных реакций отторжения стента).
Стенты могут быть изготовлены из нержавеющей стали, сплавов кобаль-
та, никеля, титана, тантала, магния и др. Как конструкционная основа коро-
нарных стентов каждый из перечисленных материалов имеет свои преиму-
щества и недостатки. Тантал – один из немногих материалов, приемлемых
для решения проблем биосовместимости и рентгеноконтрастности стентов,
однако механические характеристики этого материала не удовлетворяют
техническим условиям, предъявляемым к таким устройствам. Низкие проч-
ность и пластичность сплавов магния также сдерживают применение этого
металла в качестве основы современных биорастворимых стентов [2].
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
125
Целью данной работы является получение ультрамелкозернистых маг-
ниевого сплава и тантала с повышенными прочностными и пластическими
характеристиками для их использования в качестве материала медицинских
стентов.
Магниевый сплав
Исходный сплав WE-43 из группы магний-иттрий-редкоземельные ме-
таллы (иттрий – 3.7%, РЗМ – 2.8%, примеси (Cu, Ag, Si, Zr и др.) – до 1.5%,
остаток – магний) имеет следующие механические свойства при растяже-
нии: предел текучести – 195 MPa, предел прочности – 276 MPa, удлинение
до разрушения – 16%. Средний размер зерна равен 10 μm.
Известно, что прочность и пластичность металла резко повышаются при
уменьшении размера его зерна. Отношения между пределом прочности σb и
размером зерна d определены уравнением Петча–Стро:
σb = σ0b + κbd–1/2,
где σ0b и κb – постоянные материала.
Ранее И.И. Папиров и Г.Ф. Тихинский предложили два метода получения
ультрамелкозернистого бериллия: программированной разнонаправленной
деформации [3] и интенсивной пластической деформации [4].
Эти методы измельчения зерна мы использовали для магниевого сплава:
программированную пластическую деформацию по схеме чередования вы-
давливания и осадки исходной заготовки при постепенно понижающейся
температуре деформации и интенсивную деформацию с использованием
равноканальной угловой пресс-формы. После 5 циклов выдавливания и
осадки при температуре 350–380ºC размеры зерен в разных зонах заготовки
магниевого сплава составляют 1–10 μm. При этом прочность такого мате-
риала в деформированном состоянии превышает 300 MPa, а пластичность
резко понижается (удлинение δ = 7%). Лучшие результаты были получены
после циклической деформации магниевого сплава в равноканальной угло-
вой пресс-форме (рис. 1, 2). С увеличением количества циклов равноканаль-
ной угловой деформации заметно измельчается средний размер зерна (до
0.5–1 μm). При этом происходит рост прочностных (на 25%) и пластических
(на 25%) характеристик по сравнению с исходным материалом (табл. 1).
Тантал
Из исходного крупнозернистого слитка тантала чистотой > 99.9% выреза-
ли цилиндрические заготовки диаметром Ø 28.5 mm и длиной 67 mm. Об-
разцы деформировали путем чередующихся выдавливания и осадки при
температурах в области 800–700ºC. Во избежание образования микротрещин
заготовки подвергали вакуумному рекристаллизационному отжигу, темпе-
ратуру которого на разных стадиях деформации варьировали в области 950–
800ºC. После нескольких циклов осадки–выдавливания заготовки тантала
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
126
Рис. 1. Схема деформации при равноканальном угловом (угол α = 45–90°) выдавли-
вании: 1 – плунжер, 2 – входной канал, 3 – пресс-форма, 4 – деформируемый обра-
зец, 5 – выходной канал
Рис. 2. Пресс-форма для углового выдавливания
Таблица 1
Механические свойства магниевого сплава исходного и после
равноканального углового выдавливания
Метод обработки Количест-
во циклов
σb,
MPa σy, MPa δ, %
Размер
зерна, μm
Исходный, промышленный – 265 195 16 7–15
Равноканальное угловое выдавливание:
исходный, деформированный
отжиг: 250°C, 1 h
360°C, 1 h
400°C, 1.5 h
4
–
–
–
301
290
270
245
265
230
200
171
11
16
18
21
–
3–4
3–4
3–5
исходный, деформированный
отжиг: 250°C, 1 h
8
–
327
285
305
236
9
21
–
2–3
исходный, деформированный
отжиг: 310°C, 1 h
360°C, 1 h
12
–
–
340
330
298
291
270
253
12
20
25
–
0.5–1
0.5–1
подвергали экструзии с ∅ 40 mm до ∅ 8 mm (в три приема), а затем после-
довательно – волочению до ∅ 6 mm, прокатке на ручьевых валках до Ø 4 mm
и финишному волочению до ∅ 0.72 mm (с деформациями от 50 до 75% за
цикл между промежуточными отжигами). Указанные операции выполняли
при комнатной температуре с использованием очехлованных заготовок.
При исследовании механических свойств полученного мелкозернистого
тантала было обнаружено его сильное деформационное упрочнение в накле-
панном состоянии. В этом состоянии предел текучести тантала составляет
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
127
920 MPa, предел прочности – 980–990 MPa, а относительное удлинение –
1–3%. Рекристаллизационный отжиг понижает предел текучести до 290 MPa,
предел прочности – до 530 MPa и повышает относительное удлинение до
26–30%. В табл. 2 приведены механические свойства мелкозернистого тан-
тала, полученные на плоских стандартных образцах с базой 10 mm, в зави-
симости от температуры и продолжительности рекристаллизационных от-
жигов. Наилучшее сочетание прочностных и пластических свойств тантала
получено после отжига при температуре 820ºC, длительностью 6 h и темпе-
ратуре 870ºC, длительностью 1.5 h.
Таблица 2
Изменение механических свойств тантала в зависимости от режимов
рекристаллизационных отжигов
Предел текучестиПредел прочностиТемпература
отжига, °С
Продолжи-
тельность, h МРа
Относительное удлине-
ние, % (на базе 50 mm)
800 1 309 613 25.5
820 1.5 435 677 17.0
820 3 275 550 25.5
820 6 292 597 29.6
870 1.5 287 531 28.5
900 1 261 486 24.5
950 1 263 461 30.1
Таким образом, был получен мелкозернистый (средний размер зерна 3–5 μm)
тантал с прочностью около 600 MPa и относительным удлинением, прибли-
жающимся к 30% (на образцах с базой 30 mm удлинение достигает 35%).
Такой тантал полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к ма-
териалам стентов.
Выводы
1. Получены ультрамелкозернистые магниевый сплав (размер зерен 0.5–1 μm)
и тантал (размер зерен 3–5 μm) путем использования методов интенсивной
программированной термомеханической обработки.
2. Ультрамелкозернистые материалы обладают улучшенными механиче-
скими характеристиками и могут быть использованы в качестве материалов
коронарных стентов.
1. Handbook of coronary stents, P.W. Serrugs, V.Y. Kutzuk, M. Dunitz (eds.), Thorax
Center Group, London (1998).
2. B. Heublein, R. Rohdee et al., Heart (British Cardiac Society) 89, 651 (2003).
3. И.И. Папиров, Г.Ф. Тихинский, ФММ 29, 1057 (1970).
4. И.И. Папиров, Г.Ф. Тихинский, Пластическая деформация бериллия, Атоиздат,
Москва (1973).
Физика и техника высоких давлений 2009, том 19, № 2
128
І.І. Папіров, В.С. Шокуров, А.І. Пікалов, С.В. Сивцов, В.А. Шкуропатенко
УЛЬТРАДРІБНОЗЕРНИСТІ МАГНІЄВІ СПЛАВИ І ТАНТАЛ, ОТРИМАНІ
ІНТЕНСИВНОЮ ПЛАСТИЧНОЮ ДЕФОРМАЦІЄЮ
Методами інтенсивної програмованої деформації отримано заготовки ульт-
радрібнозернистих магнієвого сплаву (розмір зерен 0.5–1 μm) і танталу (розмір зе-
рен 3–5 μm). Показано, що такі матеріали мають підвищені механічні характеристи-
ки: сплав магнію – границя міцності 330 MPa, відносне подовження 20%; тантал –
відповідно ~ 600 MPa та 30–35%.
I.I. Papirov, V.S. Shokurov, A.I. Pikalov, S.V. Sivtsov, V.A. Shkuropatenko
ULTRAFINE-GRAINED MAGNESIUM ALLOY AND TANTALUM
PRODUCED BY SEVERE PLASTIC DEFORMATION
Ultrafine-grained preforms of magnesium alloys (grain size 0.5–1 μm) and tantalum
(grain size 3–5 μm) have been produced by methods of programmed severe deformation.
It shown that such materials have improved mechanical characteristics: magnesium alloy –
strength 330 MPa, elongation 20%; tantalum – ~ 600 MРa and 30–35%, respectively.
Fig. 1. Deformation scheme for equal-channel angular (angle α = 45–90°) extrusion: 1 –
ram, 2 – input channel, 3 – mould, 4 – deformed specimen, 5 – output channel
Fig. 2. A mould for angular extrusion
|