Низкомодульные сплавы системы Ti-Nb в ультрамелкозернистом состоянии: получение, структура, свойства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Глухов Иван Александрович

• Глухов Иван Александрович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Глухов Иван Александрович

ВВЕДЕНИЕ

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Т^Ь. МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И УЛУЧШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

1.1 Область применения и свойства сплавов системы ТКЫЪ

1.2 Сплавы системы ТКЫЪ. Фазовые превращения и свойства

1.2.1 Диаграмма состояния системы ТКЫЪ

1.2.2 Фазовые превращения в титановых сплавах с [3-стабилизаторами

1.2.3 Механические свойства сплавов системы ТьЫЪ с различным содержанием ниобия

1.3 Методы получения сплавов системы ТКЫЪ

1.4 Измельчение зеренной структуры как способ увеличения механических характеристик

1.4.1 Масштабная классификация кристаллических материалов в

зависимости от линейных размеров

1.4.2 Методы получения материалов с измельченной зёренной структурой

1.4.3 Методы интенсивной пластической деформации для получения объемных наноструктурированных и ультрамелкозернистых материалов и

сплавов

1.5 Структура и свойства ультрамелкозернистых и наноструктурированных металлов и сплавов

1.6 Постановка цели и задач исследований

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Получение сплавов системы ТьЫЪ методом электродуговой плавки

2.2 Методика структурирования сплава Т^40-45)№

2.3 Методика определения термостабильности структуры и механических свойств сплава Т1(40-45)№ в ультрамелкозернистом состоянии

2.4 Методика получения сплавов системы ТьЫЪ с применением релятивистского электронного пучка

2.5 Методы исследований и подготовки образцов

2.5.1 Методика подготовки образцов для просвечивающей электронной микроскопии

2.5.2 Расчет среднего размера зерен

2.5.3 Расчет соотношения фаз

2.5.4 Методика проведения теста на цитотоксичность (МТТ-тест)

3 СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ И-КЪ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ВАКУУМНО-ДУГОВОЙ ПЛАВКИ

3.1 Элементный состав сплавов

3.2 Структурное состояние сплавов

3.3 Фазовый состав сплавов

3.4 Условия кристаллизации слитков

3.5 Механические свойства сплавов

4 ПОЛУЧЕНИЕ УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОГО СОСТОЯНИЯ В

СПЛАВЕ Т1(40-45)№

4.1 Структура сплава Т140КЪ в литом состоянии

4.2 Влияние предварительной термической обработки (закалки) на

структуру и свойства

4.3 Структура и фазовый состав после деформации прессованием

4.4 Структура и фазовый состав после деформации прокаткой

4.5 Влияние различных этапов деформационной обработки на структуру, фазовый состав и механические характеристики

4.6 Структура, фазовый состав и свойства сплава ^-45^ после деформирования по выбранному режиму

5 ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТЬ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ СПЛАВА Т1(40-45)№ В УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОМ СОСТОЯНИИ

5.1 Влияние высокотемпературных изохронных отжигов

5.2 Влияние долговременных изотермических отжигов на

характеристики сплава ^(40-45)КЪ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приложение А Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Низкомодульные сплавы системы Ti-Nb в ультрамелкозернистом состоянии: получение, структура, свойства»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Для решения современных инженерно-технических задач в ведущих отраслях промышленности и в медицине требуются новые материалы с прогнозируемым поведением и свойствами. Особый интерес представляют сплавы с гексагональной плотноупакованной и объемно-центрированной кубической решетками на основе Т^ ТьЫЬ, 2г-ЫЪ и др., сочетающие высокие удельные (на единицу массы) прочностные свойства, умеренную пластичность, циклическую долговечность и усталостную прочность, коррозионную стойкость, требуемые электрофизические свойства (проводимость), биосовместимость и, в ряде случаев, сниженный модуль упругости.

Данные сплавы используются как материалы для аппаратуры в химических, металлургических производствах и в ядерной энергетике; в машиностроении, автомобилестроении; авиастроении, ракетно-космической технике, например, для турбинных лопаток, передних кромок крыльев, носовых обтекателей самолётов и ракет, обшивки ракет; приборостроении; для производства магнитов ускорителей; пружин из сплавов с низким модулем упругости. Активные исследования данных сплавов начались в 60-х годах ХХ века1 и актуальность их применения в вышеназванных отраслях в настоящее время значительно возросла.

Благодаря своим уникальным свойствам сплавы на основе биоинертных металлов (Т1, 2г, ЫЬ) востребованы и в медицине. Большой интерес представляет решение задачи уменьшения различия в модулях упругости материала, из которого изготовлен имплантат, и костной ткани, что позволяет осуществить равномерное распределение деформаций и напряжений при совместной работе системы «кость-имплантат» и исключить возможность разрушения в местах сопряжения имплантата и кости. Модуль упругости у большинства титановых сплавов находится в пределах (100-120) ГПа, что значительно выше модуля упругости кортикальной костной ткани, который находится в пределах (15-40) ГПа2. В сплавах системы ТьЫЪ имеется два интервала концентраций

1 Модифицирование структуры и свойств перспективных материалов при внешних воздействиях / под общ. ред. А.И. Потекаева. - Томск: Изд-во НТЛ, 2017. - 336 с.

2 Chicardi E. Development of a novel TiNbTa material potentially suitable for bone replacement implants / E. Chicardi, C. F. Gutiérrez-González, M. J. Sayagués, C. García-Garrido // Materials and Design. - 2018. - V. 145, - p. 88-96.

ниобия, где модуль упругости имеет пониженную величину, это 20-25 и 40-45 мас.% Nb. Наименьший модуль упругости, 55 ГПа, наблюдается во втором интервале концентраций ниобия (40-45 % мас. Nb), что и определяет применение таких сплавов в медицинских приложениях, несмотря на их более высокую плотность сплавов по сравнению со сплавами с концентрацией Nb из первого интервала 20-25 мас.% Nb. Поэтому применение биосовместимых титановых сплавов с низким модулем упругости, прежде всего сплавов системы Ti-Nb, является перспективным направлением в области медицинского материаловедения. Отметим, что низкий модуль упругости должен сочетаться с высокими механическими свойствами.

Сплавы на основе Ti, Nb и Zr, как правило, имеют невысокие механические свойства. Эта проблема может быть успешна решена за счет применения методов интенсивной пластической деформации (ИПД). За последние десятилетия большой интерес проявлен к исследованию структуры и свойств материалов, подвергнутых ИПД. ИПД позволяет существенно увеличить механические характеристики материала за счет формирования ультрамелкозернистого (УМЗ) или наноструктурированного (НС) состояний в объеме материала. Подобная задача была успешно решена для ряда металлов и сплавов, в том числе и для «чистого» титана ВТ1-0, ВТ1-00, Ti Grade 1, Ti Grade 2 в работах Валиева Р.З, Дударева Е.Ф., Кайбышева Р.О., Кашина О.А, Колобова Ю.Р., Рааб Г.И, Салищева Г.А., Шаркеева Ю.П. и др. ИПД - перспективный метод для повышения механических свойств не только чистых металлов, но и сплавов, в том числе сплавов на основе Ti, Nb, Zr.

Поскольку после создания УМЗ или НС состояния до получения конечного изделия материал проходит различную термомеханическую обработку, важно определить границы термостабильности сформированного УМЗ и НС состояния, а также ряда свойств в УМЗ и НС сплавах. Такая задача также решена для ряда материалов, таких как "технический" и "коммерчески чистый" Ti (ВТ1-0, ВТ1-00, Grade, Grade 2), сплав Zr-1 мас.% Nb (Э110) и др. Определение границ термостабильности УМЗ сплавов Ti-Nb, в частности сплава Ti-(40-45) мас.% Nb, требует своего решения.

Сплавы системы Ti-Nb можно получать как традиционными металлургическими методами, например, электродуговой плавкой, так и высокоэнергетическими методами, например, плавкой релятивистским пучком электронов. Это позволяет сформировать высокие свойства в сплавах без дополнительного воздействия.

Вопросу получения материалов плавкой релятивистским пучком электронов посвящен ряд работ J. C. Oh, E. Yun, S. Lee, М. Г. Голковского, И. А. Батаева, A. F. Vaisman, А.И. Корчагина, А.В. Лаврихина, С.Е. Петрова, Ю. И. Голубенко, Б. М. Корабельникова, В. В. Прудникова, однако вопросы получения сплавов системы Ti-Nb и сравнения свойств данных сплавов со сплавами, полученными традиционными методами, требуют своего решения.

Степень разработанности темы исследования. Разработка материалов нового поколения со сниженным модулем упругости для ряда технических изделий (пружин, магнитов ускорителей и др.) и для медицинских имплантатов, а именно, сплавов системы Ti-Nb, является актуальной задачей. Известны работы M. Niinomi, Y. Li, N. Chen, H. Zhang, A. Reck, U. Thormann, A. Gebert, M. Calin, N.K. Kuromoto, И.В. Окулова, А.С. Волегова, M. Bönisch, J. Eckert, М.И. Петржик, Ю.П. Шаркеева и др. Далее, как отмечают Томашев Н.Д., Паршин А.М., Ягодин Г.А., Каблов Е.Н., Humbeeck J. V., Liang C., Rogers C. A., и др., растет интерес к сплавам системы Ti-Nb для применения в термоядерной энергетике, авиа- и ракетостроении для производства пружин, магнитов ускорителей и др.

Несмотря на ряд опубликованных работ малоизученными остаются вопросы влияния ИПД на структуру и свойства данных сплавов. При этом в работах, прежде всего, рассматривают применение одного метода ИПД для измельчения структуры. В то же время установлено (Ю.П. Шаркеев, Р.З. Валиев, Ю.Р. Колобов и др.), что для достижения наилучших механических характеристик необходимо применять совокупность, минимум два, различных методов ИПД для более эффективного измельчения зеренной структуры. Разработка комбинированного метода ИПД, включающего не менее двух видов ИПД, и установление режимов, которые позволят сформировать в исследуемом сплаве высокие механические характеристики, является также важной задачей. Таким образом, исследование влияния структуры УМЗ сплавов на их физико-механические свойства представляет научный интерес, как в фундаментальном, так и в прикладном отношениях.

Целью настоящей работы являлось получение низкомодульных сплавов системы Ti-Nb с высокими механическими характеристиками, обеспечиваемые формированием ультрамелкозернистого состояния методами интенсивной пластической деформации и определение границ термостабильности ультрамелкозернистого состояния и полученных свойств.

Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи.

1. Методом вакуумно-дуговой плавки получить образцы сплавов системы Ть № в интервалах концентраций ЫЪ, обеспечивающих минимальные значения модуля упругости в получаемых сплавах. Провести сравнительное исследование их структуры и свойств. Выбрать материал для дальнейшей работы.

2. Выполнить сравнительное исследование микроструктуры, фазового состава и механических свойств образцов сплава Ть(40-45) мас.% № в УМЗ состоянии, полученных по различным схемам и режимам ИПД. Определить наиболее эффективные схемы и режимы получения ультрамелкозернистой структуры в сплаве Ть(40-45) мас.% ЫЪ, обеспечивающей высокие механические характеристики.

3. Исследовать эволюцию микроструктуры и механических свойств сплава Ть (40-45) мас.%ЫЪ в УМЗ состоянии при воздействии температур в интервале 350-800°С. Определить верхний предел термостабильности сплава Ть(40-45) мас.% № в УМЗ состоянии.

4. Изучить влияние долговременного воздействия температуры, соответствующей верхнему пределу термостабильности, на микроструктуру, фазовый состав и механические свойства Ть(40-45) мас.% № в УМЗ состоянии.

5. Изучить возможность получения сплавов системы ТьЫЪ с применением релятивистского пучка электронов вне вакуума.

Научная новизна

1. Впервые показано, что при ИПД низкомодульного сплава Т^(40-45) мас.% ЫЪ по комбинированной двухэтапной схеме, состоящей из многократного прессования в пресс-форме и последующей многоходовой прокатки в ручьевых валках, происходит эффективное измельчение структуры и превращение метастабильной а''-фазы в Р-фазу твердого раствора ниобия в титане и в а-фазу на основе титана.

2. Экспериментально установлен верхний предел термостабильности УМЗ структуры и механических свойств в сплаве Т^(40-45) мас.% ЫЪ, равный 400°С. Показано, что при длительном воздействии температуры до 400°С сформированная в Ть (40-45) мас.% ЫЪ УМЗ структура и механические свойства сохраняются в течение длительного времени, до 120 часов.

Теоретическая значимость. Представленные исследования носят фундаментальный характер и вносят существенный вклад в развитие представлений об

превращениях структуры и свойств низкомодульных сплавов системы Т1-ЫЪ при мегапластических деформациях. Высокий верхний предел термостабильности (400°С) сформированного УМЗ состояния в сплаве Т-(40-45) мас.% ЫЬ определяется его многофазным состоянием и большим количеством полигональных структур. При более высоких температурах воздействия наблюдается понижение механических характеристик за счет активно протекающих рекристаллизационных процессов.

Практическая значимость

1. Предложена и реализована комбинированная двухэтапная схема метода ИПД для низкомодульного сплава Т-(40-45) мас.% ЫЬ, состоящая из 3-х кратного аЬс-прессования в пресс-форме с последующей многоходовой прокаткой в ручьевых валках для получения в сплаве УМЗ структуры. Установлены оптимальные режимы деформационной обработки, что позволило при достижении суммарной величины истинной деформации, равной 4,8, получить средний размер элементов зеренной-субзеренной структуры менее 0,3 мкм и обеспечить достижение максимальных механических свойств при сохранении низкого модуля упругости, не более 75 ГПа, и удовлетворительной пластичности, равной 4% при растяжении.

2. Доказана возможность проводить термическую обработку сплава в УМЗ состоянии при температуре до 400°С без ухудшения механических характеристик и сохранении УМЗ структуры материала. Полученный низкомодульный сплав в УМЗ состоянии может быть использован в качестве материала для медицинских изделий (имплантатов).

3. Получены патенты Российской Федерации:

• № 2436847 «Способ деформирования для получения заготовок в субмикрокристаллическом состоянии и устройство для его осуществления». - опубл. 20.12.2011;

• № 2623959 «Способ получения сплава из порошков металлов с разницей температур плавления». - опубл. 29.05.2017.

4. Применены результаты диссертационной работы в учебном процессе Научно-образовательного центра имени Б.П. Вейнберга инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета.

Методология и методы исследований.

В диссертационной работе применен комплекс методов исследования: оптическая микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия, механические испытания на растяжение, измерение микротвердости. Экспериментальные результаты были статистически обработаны.

Положения, выносимые на защиту

1. Закономерности формирования УМЗ структуры, со средним размером элементов структуры менее 0,3 мкм, и многофазового состава в сплаве Т-(40-45) мас.% ЫЪ с модулем упругости не более 75 ГПа при комбинированной двухэтапной ИПД, включающей 3-ступенчатое прессование в пресс-форме и последующую многоходовую прокатку в ручьевых валках. При этом первый этап деформационной обработки вносит наибольший вклад в измельчение структуры, второй приводит к дополнительному измельчению структуры и росту механических характеристик.

2. Применение стесненных условий деформирования в пресс-форме при меньших степенях истинной (логарифмической) деформации (2,4) показывает лучшие результаты по измельчению структуры и увеличению механических характеристик, чем использование методов свободного деформирования сжатием до суммарной степени деформации 5,4.

3. Экспериментально установленный верхний предел термостабильности УМЗ структуры и механических свойств в сплаве Ть(40-45) мас.% ЫЪ, равный 400°С при температурном воздействии длительностью до 120 ч.

4. Результаты комплексного исследования микроструктуры, механических свойств и фазового состояния сплава Т-(40-45) мас.% № в УМЗ состоянии.

Достоверность полученных в работе результатов и обоснованность выносимых на защиту положений и выводов обеспечиваются использованием современных методов экспериментальных исследований и теоретических представлений физики конденсированного состояния, большим массивом экспериментальных данных и их статистической обработкой, сравнительной оценкой полученных результатов с теоретическими и экспериментальными данными других авторов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на следующих научных конференциях, конгрессах, симпозиумах

конференциях: Международная конференция «Иерархически организованные системы живой и неживой природы» (Томск, 2013), XVII Международный Форум по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2013), III Международная научно-технической конференция «Высокие технологии в современной науке и технике» (Томск, 2014), Международная конференция «Физическая мезомеханика многоуровневых систем. Моделирование, эксперимент, приложения» (Томск, 2014), International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (Tomsk, 2014), Международная конференция «Перспективы развития фундаментальных наук» (Россия, г. Томск, 2014, 2015 г.), Международная конференция «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» (Томск, 2015, 2016, 2017, 2018 и 2019).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 19-ти работах, из них в 6-ти статьях в журналах из перечня ВАК, в 9-ти статьях в журналах (сборниках материалов конференций), индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus, 2-х коллективных монографиях (соавтор глав), и в 2-х патентах РФ на РИД.

Личный вклад автора состоял в совместном обсуждении с научным руководителем цели и задач исследований, анализе и обобщении литературных данных по теме работы, проведении основной части экспериментов, в обработке и анализе полученных экспериментальных данных, их сравнении с литературными данными, подготовке заявок на патенты на изобретения, в написании тезисов и статей, обсуждении результатов на конференциях, семинарах и форумах.

Диссертационная работа выполнена в ФГБУН Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) в рамках госбюджетного проекта СО РАН III.23.2.2. «Разработка научных основ создания металлических и композитных материалов с иерархически организованной структурой»; проекта ФЦП «Разработка физических основ технологии создания биокомпозитов «наноструктурный металл - наноструктурное покрытие» на основе наноструктурного титана, циркония, ниобия и их сплавов, фосфатов кальция и оксинитридов титана ионно-плазменными методами для медицинских имплантатов, используемых в регенеративной и сердечно-сосудистой хирургии» (соглашение № 8036); проектов РФФИ № 12-03-00903-а, № 15-03-07659-а; программы академического обмена DAAD (2012г.); программы «УМНИК» (2016-2018).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, списка сокращений, пяти разделов, выводов, списка используемой литературы из 248 наименований и 4 приложений. Всего работа содержит 181 страницу, в том числе 77 рисунков, 16 таблиц и 15 формул.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ТС-т МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И УЛУЧШЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

1.1 Область применения и характеристики сплавов системы Т1-№

Сплавы системы ИЫЬ. Сплавы системы ТьЫЪ обладают рядом положительных свойств, таких как низкий модуль упругости, биоинертность, эффект памяти формы, высокотемпературная сверхпроводимость (сплав стехиометрического состава Ть50мас.% ЫЪ) [1,2], высокая коррозионная стойкость [3], хорошая механическая прочность, высокая жаропрочность, хладостойкость, сопротивление износу и др. [4-10], благодаря чему их применяют в самых разных сферах науки и техники [11-27].

Данные сплавы используются в качестве материала для аппаратуры в химических, металлургических производствах и ядерной энергетике [3-5,8-9,28-35]; в машиностроении, автомобилестроении; авиастроении, ракетно-космической технике (изготовление турбинных лопаток, передних кромок крыльев, носовых обтекателей самолётов и ракет, обшивки ракет) [14-22,36-44]; приборостроении [45-47]; для производства магнитов ускорителей; пружин из сплавов с низким модулем упругости.

Благодаря своим уникальным свойствам сплавы системы ТьЫЪ востребованы и в медицине [6-10,24-26,48-64]. В настоящее время в ряде стран (РФ, США, Китай и др.) проводится большой объем исследований, направленных на применение данных сплавов как материала для имплантатов [3-10,24-27,30-35,48-60,65-67]. Это связано прежде всего с тем, что компоненты сплава являются биоинертными и его модуль упругости может быть сопоставим с модулем упругости кортикальной костной ткани. Так модуль упругости у большинства титановых сплавов находится в пределах 100-120 ГПа [53,6061], что значительно выше модуля упругости кортикальной костной ткани, который составляет 15-40 ГПа [7,68-69]. Легирование титана ниобием позволяет уменьшить модуль упругости до 55-80 ГПа [10,53,60-61,68-69,70-82]. Отметим, что низкий модуль упругости должен сочетаться и с высокими механическими свойствами. Кроме того, сплавы данной системы вследствие мартенситного Р^а" фазового превращения могут начать проявлять свойства псевдоупругости и памяти формы, что важно для их

медицинского применения ввиду схожести с живой костью гистерезисным деформационным поведением. Это существенно улучшает их биомеханическую совместимость [1,17,20-27,70-72].

Эволюция материалов для имплантатов. Основными материалами для имплантатов до 70 - 80-х годов XX века были сплавы железа и сплавы алюминия [32,49,51-51]. Механические и физико-химические параметры данных сплавов находятся на высоком уровне. Основной их недостаток - низкий уровень биосовместимости и коррозионной стойкости в агрессивных средах [20,50,59]. Замена сплавов железа и алюминия коррозионной стойкими сплавами было успешным решением данной проблемы. Начиная с 60-х годов XX века получили применение кобальт-хром-молибденовые сплавы как стойкие к коррозии, высокотвердые, легкие в обработке [32,59], а также никелид титана, как материал с памятью формы [83-84]. Эти материалы обладают и хорошими механическими характеристиками. Более того, никелид титана обладает высокой эластичностью или сверхупругостью.

Главная проблема данных материалов — это содержание в них никеля, кобальта, хрома, молибдена, которые являются токсичными для организма [85-87]. Это отрицательно влияет на их биосовместимость. Так токсичность никеля связана с попаданием в организм, прежде всего, его свободных ионов, имеющих положительную валентность [87]. Они в более высокой степени связываются тканями организма и проявляют более высокую токсичность и канцерогенность, чем его молекулярные и комплексные соединения. Естественно, что на поверхности никелида титана образуется оксидный пассивирующий слой ТЮ2, который является биоинертным, но наличие около 50 мас.% N1 ставит серьезный вопрос о применении данного сплава в медицине из-за возможного отрицательного влияния никеля на организм [59,85].

Как показывают современные исследования [8,50,53-54,60-61], из всех металлов периодической системы химических элементов лишь немногие могут быть отнесены к биоинертным, т.е. к тем, которые не вызывают отторжения организмом. Это Аи, Р^ Т1, Zr, Та, Н£ Важно отметить, что Аи, Pt являются драгоценными металлами и их применение вызывает серьезные проблемы. Последние пять относятся к так называемым "вентильным" металлам, то есть к материалам, на поверхности которых образуется химически стойкая оксидная полупроводниковая пленка. Именно данная оксидная пленка ответственна за их биоинертность. Однако, Та и Ш являются очень

дорогостоящими, и их применение как материалов для медицины ограничено, они используются в основном, как легирующие добавки. Наиболее дешевым из оставшихся металлов (Ti, Zr, Nb) является титан. Поэтому наиболее широко применяемыми материалами в медицине для имплантатов на сегодняшний день являются технически чистый титан ВТ1-0; ВТ1-00 и коммерческой чистоты титан Grade 1,2,3,4, а также некоторые его сплавы, например ВТ-6 и др.

Широкое применение технически чистого титана сдерживается его невысокими прочностными свойствами. Данная проблема успешно решается за счет применения методов интенсивной пластической деформации [88-93].

Новейшие разработки имплантатов [10,65-67,94] предъявляют высокие требования не только к увеличению прочностных свойств, но и к снижению модуля упругости материала имплантата [10,72,82,95-99]. Как показывают исследования, если модуль упругости материала имплантата или эндопротеза значительно выше модуля упругости контактирующей с ним костной ткани, то это приводит к биодеградации последней ввиду перераспределения большей части нагрузки на имплантат [10,23,25-27,49,51-54,5960,69,82,100-103]. Это происходит из-за эффекта экранирования напряжений, выраженного в неизбежной резорбции кости (ее растворения за счет активности клеток-остеокластов) в области отсутствия механических нагрузок и, наоборот, в местах избыточной концентрации напряжений и деформаций, превышающих типичные для нормального функционирования костных структур [104]. Уменьшение различия в модулях упругости материала имплантата и костной ткани позволяет осуществить равномерное распределение деформаций и напряжений при совместной работе системы «кость-имплантат» и исключить возможность разрушения в местах сопряжения имплантата и кости.

1.2 Сплавы системы ТьКЬ. Фазовые превращения и свойства

1.2.1 Диаграмма состояния системы ТьКЬ

Титан имеет две аллотропические модификации (рисунок 1.1): низкотемпературную на основе а-твердого раствора с плотноупакованной гексагональной решеткой (а=0,29 нм и с=0,467 нм при 20оС) и высокотемпературную на основе Р-твердого раствора с кубической объемно-центрированной решеткой (а=0,331 нм при 9000) [14-19]. Температура перехода а^Р составляет 8820 [2,105-106]. Ниобий имеет кубическую объёмно-центрированную решетку (а=0,3294 нм) и является для титана Р-стабилизатором.

а б

- а-фаза (ГПУ решетка), б - Р-фаза (ОЦК решетка)

На рисунке 1.2 а представлена диаграмма состояния системы [18] и ее более

поздние уточнения на рисунках 1.2 б,в. Как видно, на диаграмме состояния системы Ть № присутствуют области, в которых существуют а-, Р- или (а+Р)-фазы. Отметим, что у чистых Т и № температуры плавления (составляют 1670 и 2469°С, соответственно) сильно различаются, что создает сложности в получении сплавов данной системы.

Ниобий неограниченно растворим в Р - титане и весьма ограниченно — в а - титане. Кривые ликвидуса и солидуса равномерно поднимаются от точки плавления титана до точки плавления ниобия. На высокотемпературном участке диаграммы имеется достаточно широкий интервал между ликвидусом и солидусом. Существование этого интервала ответственно за развитие значительной дендритной ликвации в литых сплавах,

следовательно, для их гомогенизации требуется длительный отжиг, обычно при температурах >1300°С [2]. Локальная неоднородность химического состава из-за дендритной ликвации может достигать ± 6 масс. % Т1. Толщина дендритов в слитках диаметром 0,5 м может достигать 100 мкм, а в лабораторных слитках весом 30 г - 10 мкм [2].

ню во во го

Т«, % (по пассе)

1\1Ь соп1еп£ (аШ

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

;оо ее 60 ±0 я

п, */. (м "вссс>

т

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Рисунок 1.2 - Диаграммы состояния системы Т1 - ЫЪ [14,18,81,105]

Можно отметить, что на данной диаграмме (рис. 1.2 а) хорошо изучена высокотемпературная часть. Более поздние исследования [14,105] уточняют область, в которой наблюдаются фазовый переход в ^ а (рисунок 1.2 б,в). При этом отмечается, что

ниобий стабилизирует в - фазу и понижает температуру перехода Р-Т о а-И, однако у исследователей имеются различные мнения по поводу положения межфазных границ а/(Р+а) и р/(в+а). Пунктир на диаграмме - следствие сложностей в определении межфазных границ. Основная трудность связана с низкой абсолютной приведенной температурой превращения Р^(а+Р), например, Т/Тпл ~ 0,4 для сплава №-50 мас.% Т^ Из-за этого диффузия протекает медленно и даже отжиг при 650-800 °С в течение нескольких сотен часов может оказаться недостаточным для достижения равновесия [2,105]. Однако низкое положение границы раздела р/(в+а) (на уровне ~0,4Тпл или ниже для многих применимых на практике сплавов) позволяет охлаждать сплавы из Р-области без выделения а-фазы. Быстрым охлаждением можно подавить выделение а-фазы даже в сплавах с высоким содержанием титана [2,105]. При температуре 750°С растворимость Р - титана в ниобии составляет 88,5 ат.%, а ниобия в а-титане — около 1 ат.% После закаливания Р - фаза фиксируется в сплавах, содержащих ниобия больше 24 ат.% [14-19].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Глухов Иван Александрович, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Добромыслов А. В Фазовый а"-ю переход под давлением в сплавах системы титан-ниобий / А. В. Добромыслов, Г. В. Долгих, А. Н. Мартемьянов // Физика металлов и металловедение. - 1996. - Т. 81, №. 2. - С. 112-118.

2. Дергунова Е. В. Основы материаловедения NbTi сверхпроводников. Применение сверхпроводников. Учебное пособие./ Е. В. Дергунова, Л. В. Потанина, И. Н. Губкин -М.: МИФИ, 2009. - 48с.

3. Томашев Н. Д. Коррозия и защита титана. / Н. Д. Томашев, Р. М. Альтовский -М.: Машгиз, 1963. - 167 с.

4. Цвиккер У. Титан и его сплавы./ У. Цвиккер - М.: «Металлургия», 1979. - 512 с.

5. Солонина О. П. Жаропрочные титановые сплавы. / О. П. Солонина, С. Г. Глазунов - М.: Металлургия, 1976. - 448 с.

6. Liqiang W. Development and application of biomedical titanium alloys / W. Liqiang, Z. Lai-Chang- Bentham Science Publishers, 2018. -220 P.

7. Chicardi E. Development of a novel TiNbTa material potentially suitable for bone replacement implants / E. Chicardi, C. F. Gutiérrez-González, M. J. Sayagués, C. García-Garrido // Materials and Design. - 2018. - V. 145, - p. 88-96.

8. Reyes K. M. Electrochemical stability of binary TiNb for biomedical applications / K. M. Reyes, N. K. Kuromoto, A. P. R. Alves Claro, C. E. B. Marino // Mater. Res. Express. -2017. - V. 4, p. 075402.

9. Lekka C. E. Electronic origin and structural instabilities of Ti-based alloys suitable for orthopedic implants / C. E. Lekka, J. J. Gutiérrez-Moreno, M. Calin. // Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 2017. - V. 102, - p. 49-61.

10. Okulov I. V. Composition optimization of low modulus and high-strength TiNb-based alloys for biomedical applications / I. V. Okulov, A. S. Volegov, H. Attar, M. Bonisch, S. Ehtemam-Haghighi, M. Calin, J. Eckert. // Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2017. - V. 65, - p. 866-871.

11. Hosnie S. M. Thermal analysis and microstructural study of porous P-TiNb incorporated with TiH2 powder via low-cost processing route / S. M. Hosnie, M. Yahaya,

N. A. Haris, M. H. Ismail // Journal of Advanced Manufacturing Technology (JAMT). - 2018.

- V. 12, №. 2. - P. 121-132.

12. Haq M. A. Microstructure development of spark plasma sintered Ti-Nb alloy by heat treatment / M. A. Haq, S. F. Abbas, Nu Si A. Eom, T. S. Kim, B. Lee, K. -T. Park, B. S. Kim // Arch. Metall. Mater. - 2018. - V. 63, № 3. - P. 1429-1432.

13. Jha H. Ultrafast oxide nanotube formation on TiNb, TiZr and TiTa alloys by rapid breakdown anodization / H. Jha, R. Hahn, P. Schmuki. // Electrochimica Acta. - 2010. - V. 55.

- P. 8883-8887.

14. Хорев А. И. Металловедение титана и его сплавов. / А. И. Хорев, С. П. Белов, С. Г. Глазунов —М.: Металлургия, 1992. — 352 с.

15. Золоторевский В. С. Механические свойства металлов: Учебник. 2-е изд./ В. С. Золоторевский — М.: Металлургия, 1983. —352 c

16. Гуляев А. П. Металловедение / А. П. Гуляев, А. А. Гуляев. - М.: Альянс, 2011.

- 643 с.

17. Металловедение, физико-химия и металлофизика сверхпроводников: труды 2 и 3 совещаний по металловедению, физико-химии и металлофизике сверхпроводников / ред.: Е. М. Савицкий, В. В. Барон. - М. : Наука, 1967. - 182 с.

18. Прокошкин Д. А. Сплавы ниобия / Д. А. Прокошкин, Е. В. Васильева - Наука, 1964 - 331 с.

19. Савицкий Е. М. Физико-химия, металловедение и металлофизика сверхпроводников: труды IV Всесоюзного совещания по физико-химии, металловедению и металлофизике сверхпроводников. / Е. М. Савицкий, В. В. Барон - М. : Наука, 1969. -159 с.

20. Ниобий и тантал и их сплавы. / Пер. с англ. А.М. Захарова, Р.С. Минц, Г.Ф. Беляева / Под ред. Проф. Е. М. Савицкого. - М.: Металлургия, 1966. -332 с.

21. Киффер Р. Ванадий, ниобий, тантал / Р. Киффер, Х. Браун - М.: Металлургия, 1968. - 311 с.

22. Зеликман А. Н. Ниобий и тантал / А. Н. Зеликман, Б. Г. Коршунов, А. В. Елютин, А. М. Захаров - М.: Металлургия, 1990. - 296 с.

23. Григорян А. С. Возможности применения нового типа сплава титана с памятью формы в имплантологии / А. С. Григорян, М. Р. Филонов, А. В. Архипов, И. И. Селезнёва, Ю. С. Жукова.// Стоматология. - 2013. - №1. - С. 4-8.

24. Medical applications of titanium and its alloys: the material and biological issues // American Society for Testing and Materials, USA.- 1996, 415 p.

25. Helsen J. A., Breme H.J. (ed) Metals as biomaterials. // Chichester, John Wiley & Sons. - 1998. - 522 p.

26. Васин С. Л. Биосовместимость / С. Л. Васин, Е. А. Немец, Н. В. Перова и др.; под ред. В. И. Севастьянова. - М.: Информ. центр ВНИИ геосистем, 1999. - 368 с.

27. Б. А. Колачев. Титановые сплавы разных стран / Б. А. Колачев, Полькин И. С., Талалаев В.Д. - М.: ВИЛС, 2000. - 316 с.

28. Паршин А. М. О применении титановых сплавов для корпусов водо-водяных реакторов / А. М. Паршин, О. Э. Муратов, О. А. Кожевников // Вопросы атомной науки и техники. - 2005.- № 3. - С. 179-181.

29. Ягодин Г. А. Технология редких металлов в атомной технике. Учебное пособие для вузов. / Ягодин Г. А., Синегрибова О. А., Чекмарев А. М. Под ред. Б.В. Громова -М.: Атомиздат, 1974, 344 c.

30. Тарасов А. В. Металлургия титана. / А. В. Тарасов -М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. -328 с.

31. Большаков К.А. Химия и технология редких и рассеянных элементов. - М.: Химия, 1978. - 344с. - Т2.

32. Трезубов В. Н. Прикладное материаловедение. Учебник для стоматологических ВУЗов. / В. Н. Трезубов, М. З. Штейнгарт, Л. М. Мишнев - СПб.: Специальная литература, 1999. - 324 с.

33. Корнилов И. И. Титан. Источники, составы, свойства, металлохимия и применение. / И. И. Корнилов - М.: Наука, 1975. - 308 с.

34. Лучинский Г. П. Химия титана. / Г. П. Лучинский - М.: Химия, 1971. - 471 с.

35. Глазунов С. Г. Конструкционные титановые сплавы. С. Г. Глазунов, В. Н. Моисеев - М.: Металлургия, 1974. - 368 с.

36. Hosnie S. M. Fabrication of Porous P-Type Ti-40Nb Alloys Incorporated with TiH2 via Powder Metallurgy Processing Route Under Reducing Environment / S. M. Hosnie, M. Yahaya, N. 'Am binti Haris, I. Todd // Journal of Mechanical Engineering. - 2017. - V. SI 2 (2), - P. 99-112.

37. Losertová M. Hydrogen effect on compression mechanical properties of TiNb alloys at elevated temperatures / M. Losertová, O. Stefek, I. Schindler, L. Szkandera, P Kudela. // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. - 2G17. - V. 179. - p. G12G48.

38. Каблов E. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года / E. Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. - 2G12. - № S. - C. 7-17.

39. Хайруллина Л. Р. Разработка технологий газолазерной резки в струе кислорода и азота для производства изделий авиа и ракетостроения / Л. Р. Хайруллина // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2G14. - Т. 16, № 1(5). - С. 16241626.

4G. Eрасов В. С. Квалификационные испытания и исследования прочности авиационных материалов / В. С. Eрасов, Н. О. Яковлев, Г. А. Нужный // Авиационные материалы и технологии. - 2G12. - № S. - С. 44G-447.

41. Каблов E. Н. Материалы для изделия «Буран» инновационные решения формирования шестого технологического уклада / E. Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. - 2G13. - № S1. - С. 3-9.

42. Кашапов О. С. Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства жаропрочного титанового сплава для лопаток КВД / О. С. Кашапов, Т. В. Павлова, Н. А. Ночовная // Авиационные материалы и технологии. - 2G1G. - № 2. -С. 8-14.

43. Максимов Ю. А. Обеспечение прочности элементов судового энергооборудования из титановых сплавов посредством математического и физического моделирования / Ю. А. Максимов, В. В. Травин, Л. В. Лысенко // Энерготехнологические процессы. Проблемы и перспективы / Под ред. д-ра техн. наук, проф. Л.В. Лысенко. — М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. — С 62-76.

44. А. С. Анищенко. Штамповый материал для изотермической штамповки поковок из титановых сплавов / А. С. Анищенко // Вопросы материаловедения. - 1995. -№ 2. - С. 4G-44.

45. Humbeeck J. V. Non-medical applications of shape memory alloys / J. V. Humbeeck // Materials Science and Engineering: A. - 1999. - V. 273-275. - P. 134-148.

46. Liang C. Design of shape memory alloy springs with applications in vibration control / C. Liang, C. A. Rogers. // Journal of Vibration and Acoustics. - 1993. - V. 115, № 1, P. 129135.

47. Агатов А. С. Обнаружение "странного" излучения и изотропного искажения титана при испытаниях промышленного электротехнического оборудования /

A. С. Агатов, А. В. Малышев, В. А. Каленский, Ч. Б. Кайтуков, Л. И. Уруцков, Д. В. Филипов, Р. В. Рябова, А. В. Стеблевский // Прикладная физика. - 2007. - № 1 -С. 37-46.

48. Sirak S. V. Microscopic study of surface screw dental implant osseointegration for predicting / S. V. Sirak, M. G. Perikova // International Journal of Applied and fundamental research. - 2014. - № 2. - P. 162-168.

49. Карлов А. В. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики / А. В. Карлов, В. П. Шахов. - Томск: STT, 2001. - 480 с.

50. Эппле М. Биоминералы и биоминерализация. /Перевод с немецкого под. ред. Пичугина В. Ф., Шаркеева Ю. П., Хлусова И. А. - Томск: издательство «Ветер», 2007. -137 с.

51. Параскевич В. Л. Дентальная имплантология: Основы теории и практики: /

B.Л. Параскевич - Минск.: ООО «Юнипресс», 2002. - 368 с.

52. А. И. Иголкин Титан в медицине / Иголкин А. И. // Титан. - 1993. - № 1. - с. 8690.

53. Жукова Ю. С. Биохимическая и биомеханическая совместимость наноструктурных сверхупругих сплавов на основе Ti-Nb для медицинских имплантатов / Ю. С. Жукова, С. М. Дубинский, А. С. Конопацкий, М. Р. Филонов // Перспективы развития фундаментальных наук: сборник трудов XII Международной конференция студентов и молодых ученых (Томск, 21-24 апреля 2015 г.) / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. - 1556 C., с. 971-973.

54. Попков А. В. Биосовместимые имплантаты в травматологии и ортопедии (обзор литературы) / А. В. Попков // Гений ортопедии. - 2014. - № 3. - с. 94-99.

55. Li Y. H. Powder sintering and characterization of biomedical porous TiNb alloy / Y. H. Li, N. Chen, H. L. Zhang.// Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures. - 2018. -V. 13, 2. - p. 491 - 498.

56. Reck A. Effects of thermomechanical history and environment on the fatigue behavior of (ß)-Ti-Nb implant alloys / A. Reck, S. Pilz, U. Thormann, V. Alt, A. Gebert, M. Calin, C. Heiß, M. Zimmermann. // MATEC Web of Conferences - 2018. - V. 165. - p. 06001-1-8.

57. Liza S. Deposition of boron doped DLC films on TiNb and characterization of their mechanical properties and blood compatibility / S. Liza, J. Hieda, H. Akasaka, N. Ohtake, Y. Tsutsumi, A. Nagai, T. Hanawa // Science and Technology of Advanced Materials - 2017. -V. 18, 1. - p. 76-87.

58. Guo Y. On the mechanical properties of TiNb based alloys / Y. Guo, K. Georgarakis, Y. Yokoyama, A. R. Yavari. // Journal of Alloys and Compounds. - 2013. - V. 571, - p. 25-30.

59. Ikarashi Y. Tissue reactions and sensitization of chromium, titanium and zirconium alloys / Y. Ikarashi, T. Tsuchiya, A. Nakamura // Proc. Fifth World biomaterials Congress. -Toronto (Canada). - 1996. - p. 10.

60. Niinomi M. Development of new metallic alloys for biomedical applications / M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda // Acta Biomaterialia. - 2012 - V. 8, 11. - P. 3888-3903.

61. Abdel-Hady Gepreel M. Biocompatibility of Ti-alloys for long-term implantation / M. Abdel-Hady Gepreel, M. Niinomi. //Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2013. - V. 20 - p. 407-415.

62. Tolde Z. Growth of a TiNb adhesion interlayer for bioactive coatings / Z. Tolde, V. Stary, L. Cvrcek, M. Vandrovcova, J. Remsa, S. Danis, J. Kreil, L. Bacakova, P. Spatenka // Materials Science and Engineering C. - 2017. - V. 80. - P. 652-658.

63. Miura-Fujiwara E. Effects of shot-peening and atmospheric-pressure plasma on aesthetic improvement of Ti-Nb-Ta-Zr alloy for dental applications / E. Miura Fujiwara, Y. Suzuki, M. Ito, M. Yamada, S. Matsutake, S. Takashima, H. Sato, Y. Watanabe // Japanese Journal of Applied Physics. - 2018. - V. 57, № 1S - P. 01AG05.

64. Хенч Л. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей / Л. Хенч, Д. Джонс. - М.: Техносфера, 2007. - 304 с.

65. Konopatsky A. S. Ternary Ti-Zr-Nb and quaternary Ti-Zr-Nb-Ta shape memory alloys for biomedical applications: Structural features and cyclic mechanical properties / A. S. Konopatsky, S. M. Dubinskiy, Y. S. Zhukova, V. Sheremetyev, V. Brailovski, S. D. Prokoshkin, M. R. Filonov. // Materials Science & Engineering A, - 2017 - V. 702, p. 301-311.

66. Delshadmanesh M. Influence of microstructure on fatigue of biocompatible ß-phase Ti-45Nb / M. Delshadmanesh, G. Khatibi, M. Zare Ghomsheh, M. Lederer, M. Zehetbauer, H. Danninger. // Materials Science & Engineering A. - 2017. - V.706. - p. 83-94.

67. Sheremetyev V. Functional fatigue behavior of superelastic beta Ti-22Nb-6Zr (at%) alloy for load-bearing biomedical applications / V. Sheremetyev, V. Brailovski, S. Prokoshkin, K. Inaekyan, S. Dubinskiy. // Materials Science and Engineering C. - 2016. - V. 58. - p. 935944.

68. Friak M. Theory-Guided Materials Design of Multi-Phase Ti-Nb Alloys with Bone-Matching Elastic Properties / M.Friak, W. A. Counts, D. Ma, B. Sander, D. Holec, D. Raabe, J. Neugebauer // Materials. - 2012. - V. 5. - P. 1853-1872.

69. Bai Y. Characterization, corrosion behavior, cellular response and in vivo bone tissue compatibility of titanium-niobium alloy with low Young's modulus. / Y. Bai, Yi Deng, Y. Zheng, Y. Li, R. Zhang, Y. Lv, Q. Zhao, S. Wei // Materials Science and Engineering C. -2016. - V. 59. - P. 565-576.

70. Niinomi M. Development of new metallic alloys for biomedical application / M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda // Acta Biomaterialia. - 2012. - № 8. - P. 3888-3903.

71. Calin M. Elastic softening of ß-type Ti-Nb alloys by indium (In) additions. / M. Calin, A. Helth, J. J. G. Moreno, M. Bönisch, V. Brackmann, L. Giebeler, T. Gemming, C. E. Lekka, A. Gebert, R. Schnettler, J. Eckert// Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2014. - V. 39. - P. 162 - 174.

72. Bönisch M. Factors influencing the elastic moduli, reversible strains and hysteresis loops in martensitic Ti-Nb alloys. / M. Bönisch, M. Calin, J. van Humbeeck, W. Skrotzki, J. Eckert //Materials Science and Engineering C. - 2015. - V. 48. - P. 511-520.

73. Salvador C. A. F. Solute lean Ti-Nb-Fe alloys: An exploratory study. / C. A. F. Salvador, M. R. Dal Bo, F. H. Costa, M. O. Taipina, E. S. N. Lopes, R. Caram //Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2017. - V. 65. - P. 761-769.

74. Mohammed M. T. Influence of thermomechanical processing on biomechanical compatibility and electrochemical behavior of new near beta alloy, Ti-20.6Nb-13.6Zr-0.5V. / M. T. Mohammed, Z. A. Khan, G. Manivasagam, A. N. Siddiquee // International journal of Nanomedicine (Suppl I: Challenges in biomaterials research). - 2015. - V. 10. - P. 223-235.

75. Gebert A. Effect of Indium (In) on corrosion and passivity of beta-type Ti-Nb alloy in Ringer's solution. / A. Gebert, S. Oswald, A. Helth, A. Voss, P. F. Costin, M. Rohnke, J. Eckert // Applied Surface Science. - 2015. - V. 33. - P. 213-222.

76. Lai M. J. Deformation mechanism of ©-enriched Ti-Nb-based gum metal: Dislocation channeling and deformation induced ©-ß transformation / M.J. Lai, C.C. Tasan, D. Raabe // Acta Materialia. - 2015. - V. 100. - P. 290-300.

77. Gutierrez Moreno J.J. Ab-initio and experimental study of phase stability of Ti-Nb alloys / J.J. Gutierrez Moreno, M. Bönisch, N. T. Panagiotopoulos, M. Calin, D. G. Papageorgiou, A. Gebert, J. Eckert, G. A. Evangelakis, Ch. E. Lekka // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. - V. 696. P. - 481 - 489.

78. Zyka J. Structure and Mechanical properties of TaNbHfZrTi high entropy alloy. / J.Zyka, J. Málek, Z. Pala, I. Andrsová, J. Vesely // Conference: METAL 2015, At Brno, Czech Republic, EU Jun 3rd - 5th 2015, Brno, Czech Republic, EU

79. Guiñón Pina V. Tribocorrosion behavior of beta titanium biomedical alloys in phosphate buffer saline solution / V. Guiñón Pina, A. Dalmau, F. Devesa, V. Amigó, A. Igual Muñoz.// Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2015. -V. 46. - P. 59 -68.

80. Niinomi M. Mechanical biocompatibilities of titanium alloys for biomedical applications / M. Niinomi // Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2008. - V. 1. - P. 30 - 42.

81. Bonisch M. Thermal stability and latent heat of Nb-rich martensitic Ti-Nb alloys / M. Bonisch, A. Panigrahi, M. Calin, T. Waitz, M. Zehetbauer, W. Skrotzki, J. Eckert. // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. - V. 697. - P. 300-309.

82. Helth A. Effect of thermomechanical processing on the mechanical biofunctionality of a low modulus Ti-40Nb alloy / A. Helth, S. Pilz, T. Kirsten, L. Giebeler, J. Freudenberger, M. Calin, J. Eckert, A. Gebert // Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. -2017. - V. 65. - P. 137 - 150.

83. Патон Б. Е. Разработка новых отечественных сплавов с ЭПФ медицинского назначения на основе системы Ti-Ni / Б. Е. Патон, Ю. Н. Коваль, Д. М. Калеко, Р. Я. Мусиенко, В. Н. Слепченко, К. В. Слепченко // Лггопис травматологи та ортопеди. -2014. - № 1-2. - 267 c.

84. Гюнтер В. Э. Никелид титана. Медицинский материал нового поколения / В.Э. Гюнтер, В.Н. Ходоренко, Ю.Ф. Ясенчук, Т.Л. Чекалкин, В.В. Овчаренко, А.А. Клопотов, Г.Ц. Дамбаев, П.Г. Сысолятин, Н.Г. Фомичев, В.Н. Олесова, М.З. Миргазизов, А.В. Проскурин, Р.В. Зиганьшин, В.К. Поленичкин, А.Н. Матюнин, М.Ю. Фатюшин, Н.А. Молчанов, А.Н. Моногенов. - Томск: Изд-во МИЦ, 2006 - 296 с.

85. Некоторые вопросы токсичности металлов: Пер. с англ./ Под ред. Х. Зигеля,

A. Зигель. - М.: Мир, 1993 - 368 с.

86. Трофимов В. В. Титан, сплавы титана и их применение в стоматологии /

B. В. Трофимов, О. В. Федчишин, В. А. Клименов. // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). - 2009. - Т. 90, № 7. - С. 10-12.

87. Надеждин C. В. Оценка токсичности заготовок для имплантатов из никелида титана в опытах in vitro / C. В. Надеждин, М. Г. Ковалева, А. Я. Колпаков, А. И. Поплавский, М. И. Москалеко, И. О. Яржомбек // Научные ведомости БелГУ. Сер. Естественные науки. - 2011. - №3, вып.14.- С. 163-167.

88. Faraji G. Review of principles and methods of severe plastic deformation for producing ultrafine-grained tubes / G. Faraji, H. S. Kim // Materials Science and Technology. -2017. - V. 33, №. 8. - P. 905-923.

89. Liu Y. Nanocrystallization mechanism of beta phase in Ti-6Al-4V subjected to severe plastic deformation / Y. Liu, M. Li. // Materials Science & Engineering A. -2016. - V. 669. -P. 7-13.

90. Valiev R. Z. Producing Bulk Ultrafine-Grained Materials by Severe Plastic Deformation: Ten Years Later / R. Z. Valiev, Y.Estrin, Z. Horita, T. G. Langdon, M. J. Zehetbauer, Y. Zhu // The Minerals, Metals & Materials Societ. - 2016. - V. 68. - P. 12161226.

91. Pachla W. Effect of severe plastic deformation realized by hydrostatic extrusion and rotary swaging on the properties of CP Ti grade 2 / W. Pachla, M. Kulczyk, S. Przybysz, J. Skiba, K. Wojciechowski, M. Przybysz, K. Topolski, A. Sobolewski, M. Charkiewicz. // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - V. 221. - P. 255-268.

92. Sharman K. Enhancement in mechanical properties of a P-titanium alloy by high-pressure torsion / K. Sharman, P. Bazarnik, T. Brynk, A. G. Bulutsuz, M. Lewandowska, Y. Huang, T. G. Langdon // Journal of Materials Research and Technology. - 2014. - V. 4, №. 1. - P. 79-83.

93. Panigrahi A. Phase transformations and mechanical properties of biocompatible Ti-16.1Nb processed by severe plastic deformation / A. Panigrahi, M. Bonisch, T. Waitz, E. Schafler, M. Calin, J. Eckert, W. Skrotzki, M. Zehetbauer // Journal of Alloys and Compounds. - 2014. - V. 628. - P. 434-441.

94. Патент № 2441621 РФ. Дентальный внутрикостный имплантат и абатмент для него. / Ю. П. Шаркеев, В. К. Поленичкин, О. А. Белявская, А. В. Поленичкин, С. И. Шешуков // Бюллетень. 2012. № 4. С. 98. Заявл. 16.08.2010. Опубл. от 10.02.2012.

95. Bonisch M. Tailoring the Bain strain of martensitic transformations in TiNb alloys by controlling the Nb content / M. Bonisch, T. Waitz, M. Calin, W. Skrotzki, J. Eckert // International Journal of Plasticity. - 2016. - V. 85. - p. 190-202.

96. Sheremetyev V.A. Investigation of the structure stability and superelastic behavior of thermomechanically treated Ti-Nb-Zr and Ti-Nb-Ta shape-memory alloys / V. A. Sheremetyev, S. D. Prokoshkin, V. Brailovski, S. M. Dubinskiy, A. V. Korotitskiy, M. R. Filonov, M. I. Petrzhik // The physics of metals and metallography. - 2015. - V. 116. - p. 413-422.

97. Khimich M. A. Investigation of high-energy external influences on structural heredity of the Ti-Nb alloy / M. A. Khimich, E. A. Parilov, Z. G. Kovalevskaya, Y. P. Sharkeev // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 2015 - V. 93. -p. 012042.

98. Kim H. Y. Martensitic Transformation and Superelastic Properties of Ti-Nb Base Alloys / H. Y. Kim, S. Miyazaki. // Materials Transactions. - 2015. - V. 56, №. 5, p. 625-634.

99. A.S. Konopatsky. Production and characterization of biocompatible superelastic Ti-Nb-based alloys / A.S. Konopatsky, Yu.S. Zhukova, S.D. Prokoshkin.// сборник трудов XII Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», Томск, 21-24 апреля 2015 г. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. - С. 995-997.

100. Sharkeev Y. P. Microstructure and mechanical properties of Ti40Nb alloy after severe plastic deformation / Y. P. Sharkeev, A. Y. Eroshenko, I. A. Glukhov, Q. Zhu, A. I. Tolmachev // AIP Conf. Proc. - 2014. - V. 1623. P. 567-570.

101. Шаркеев Ю. П. Получение биоинертных сплавов в ультрамелкозернистом состоянии / Ю. П. Шаркеев, А. Ю. Ерошенко, В. И. Данилов, И. А. Глухов, А. И. Толмачев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2015. - Т. 58, №2. - С. 112-116.

102. Sharkeev Yu. P. Production of ultrafine-grain bioinert alloys / Yu. P. Sharkeev, A. Yu. Eroshenko, V. I. Danilov, I. A. Glukhov, A. I. Tolmachev // Steel in Translation. - 2015.

- V. 45, №. 2. - P. 116-119.

103. Антипов А. И. Коэффициент в стабилизации титановых сплавов / А. И. Антипов, В. Н. Моисеев // Материаловедение и термическая обработка металлов. -1997. - № 12. - C. 2-5.

104. Бетехтин В. И. Упругопластические свойства низкомодульного в-сплава на основе титана / В. И. Бетехтин, Ю. Р. Колобов, О. А. Голосова, Б. К. Кардашев, А. Г. Кадомцев, М. В. Нарыкова, М. Б. Иванов, Т. Н. Вершинина // Журнал технической физики. - 2013. - Т. 83, № 10. - С. 38-43.

105. Диаграммы состояния двойных металлических систем / Н. П. Лякишев. -Машиностроение, 2000г. - Т. 3

106. Колачев Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. / Б. А. Колачев, В. И. Елагин, В. А. Ливанов - М.: МИСИС, 2005. 432 с.

107. Mantani Y. Phase transformation of quenched martensite by aging in Ti-Nb alloys / Y. Mantani, M. Tajima // Materials Science and Engineering A. - 2006. - V. A 438-440. -P. 315-319.

108. Antipov A. I. Coefficient of в-stabilization of titanium alloys / A.I. Antipov, V. N. Moiseev // Metal Science and Heat Treatment. - 1997. - V. 39. - P. 499-503.

109. Lai M. J. Origin of shear induced в to © transition in Ti-Nb-based alloys. / M. J. Lai, C. C. Tasan, J. Zhang, B. Grabowski, L. F. Huang, D. Raabe. // Acta Materialia. - 2015. - V.92.

- P. 55-63.

110.Chinnappan R. First-principles study of phase equilibrium in Ti-V, Ti-Nb, and TiTa alloys / R. Chinnappan, B.K. Panigrahi, Axel van de Walle // CALPHAD: Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry. - 2016. - V. 54. - P. 125-133.

111. Chang L. L. In-situ investigation of stress-induced martensitic transformation in Ti-Nb binary alloys with low Young's modulus. / L. L. Chang, Y. D. Wang, Y. Ren // Materials Science & Engineering A. - 2016. - V. 651. - P. 442-448.

112. Попов А. А. Исследование фазовых превращений в закаленных сплавах системы титан-ниобий / А. А. Попов, А. А. Ильин, А. Г. Илларионов, О. А. Елкина, М. Ю. Коллеров // Физика металлов и металловедение. - 1994. - Т. 78, № 2. - С. 119-125.

113. Лясоцкая В. С. Метастабильные фазы в титановых сплавах и условия их образования / В. С. Лясоцкая, С. И. Князева // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2008. - № 8. - С. 15-19.

114. Ahmed T. Martensitic transformations in Ti-(16-26 at.%) Nb alloys / T. Ahmed, H. J. Rack // Journal of materials science. - 1996. - V. 31. - P. 4267-4276.

115. Багаряцкий Ю. А. Превращение ß^© в титановых сплавах при закалке -мартенситное превращение особого рода / Ю. А. Багаряцкий, Г. И. Носова, Т. В. Тагунова // ФММ. - 1962. - Т. 13, № 3. - С. 85 - 89.

116. Попова М.Е. Диаграммы превращения аустенита в сталях и бета-раствора в сплавах титана: Справочник. / М. Е. Попова, А. А. Попов М.: Металлургия, 1991. 503 с.

117. Попов А.А. Процессы распада метастабильной ß-фазы в титановых сплавах с различной исходной структурой / А. А. Попов // Сборник научных трудов. Свердловск: УПИ. - 1987. - Вып. 19. - С. 3 - 8.

118. Федотов С.Г. Физические свойства двойных сплавов титана в закаленном состоянии / С. Г. Федотов, К. М. Константинов, Е. П. Синодова // ФММ. - 1970. Т. 30, вып. 5. - С. 916-923.

119. Balcerzak A.T. The formation of the ©-phase in Ti-Nb alloys / A. T. Balcerzak, S. L. Sass // Metall. Trans. - 1972. -V. 3. - P. 1601-1605

120. Бурьянов А. А. Металлические материалы для имплантатов ортопедического и травматологического назначения / А. А. Бурьянов, Н. А Корж, С. П. Ошкадеров // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2008. - №. 3. - C. 5-10.

121. Ключникова Н. В. Перспективные композиционные материалы на основе металлической матрицы и неметаллического наполнителя / Н. В. Ключникова, А. М. Юрьев, Е. А. Лымарь // Успехи современного естествознания. - 2004. - № 2. - С. 69.

122. Новосельцева Е. А. Исследование рынка медицинской продукции содержащей нитинол / Е. А. Новосельцева, М. А. Салаев, О. В. Бабкина // Инноватика-2012: сб. материалов VIII Всерос. шк.-конф. студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием (25-28 апреля 2012 г.) Т. 2 / под ред. А.Н. Солдатова, С.Л. Минькова. - Томск: Изд-во Томск. гос. ун-та систем упр. и радиоэлектроники, 2012. -С. 220-224.

123. Ворон М. М. Влияние легирующих элементов на механические свойства титановых сплавов для эндопротезирования / М. М. Ворон, А. Н. Доний, К. С. Ворон,

Д. Е. Шпак // Вестник СевГТУ.- Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2011.- Вып. 120: Механика, энергетика, экология.- С. 143-145.

124. Муслов С. А. Металлы медицинского назначения и их упругие свойства // Современные наукоемкие технологии . - 2007. - № 8. - С. 64-66.

125. Муслов С. А. Упругие свойства металлов хирургических инструментов // Современные наукоемкие технологии. - 2007. - № 8. - С. 62-64.

126. Рогов В. А. Новые материалы в машиностроении: Учеб. пособие. / В. А. Рогов,

B. В. Соловьев, В. В.Копылов. - М.: РУДН, 2008. - 324 с.

127. Гюнтер В. Э. Физико-механическое свойства и структура сверхэластичных пористых сплавов на основе никелида титана / В. Э. Гюнтер, Ю. Ф. Ясенчук, А. А. Клопотов. В. Н. Ходоренко // Письма в ЖТФ. - 2000. - Т. 26, №. 1. - С. 71-76.

128. Антонов А. Р. Сверхэластичные материалы с памятью формы в медицине / А. Р. Антонов, Н. В. Суханова // Вестник новых медицинских технологий. -2007. -Т. XIV, №2. - С. 107-110.

129. Костыгова Л. А. Перспективы развития производства и потребления металлопродукции из титана / Л. А. Костыгова, Н. Н. Ракова, А. А. Хотинский // Экономика в промышленности. - 2009. - № 2. - С. 17-21.

130. Hariharan Y. Structure property correlations in superconducting Ti-Nb alloys / Y. Hariharan, M. P. Janawadkar, T. S. Radhakrishnan, A. L. E. Terrance, G. A. Dixit, V. S. Radhunathan // Pramana. - 1986. - V. 26, № 6. - P. 513-524.

131. Lee C. M. Structure-property relationship of cast Ti-Nb alloys / C. M. Lee, C. P. Ju, J. H. Chern Lin // Journal of Oral Rehabilitation. - 2002. - № 29. - P. 314-322.

132. Жукова Ю. С. Получение и исследование свойств сверхупругих сплавов Ti-Nb-Ta, Ti-Nb-Zr медицинского назначения: Автореф. дисс.на степень к. т. н. - Москва, 2013. - 23 с.

133. KonopatskyA. S. Production and characterizacion of biocompatible superelastic Ti-Nb-based alloys // Перспективы развития фундаментальных наук / A. S. Konopatsky, Yu. S. Zhukova, S. D. Prokoshkin // Сборник трудов XII Международной конференция студентов и молодых ученых (Томск, 21-24 апреля 2015 г.) / Томский политех-нический университет. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. - 1556 с.,

C. 995-997.

134. Коллингз Е.В. Физическое металловедение титановых сплавов: Пер. с англ./ Под редакцией Веркина Б.И ., Москаленко В.А. М.: Металлургия, 1988. 224 c.

135. Hon Y. H. Composition / Phase Structure and Properties of Titanium-Niobium Alloys / Y. H. Hon; J. Y. Wang, Y. N. Pan // Materials Transactions. - 2003. - V. 44, №. 11. -P. 2384-2390.

136. Ho W. F Structure and properties of cast binary Ti-Mo alloys / W. F Ho, C. P Ju, J. H Chern Lin // Biomaterials. - 1999. - V. 20, № 22. - P. 2115-2122.

137. Davis R. Martensitic transformations in Ti-Mo alloys / R. Davis, H. M. Flower, D. R. F. West // Journal of Materials Science. - 1979. - V. 14, № 3. - P. 712-722.

138. Lyasotskaya V. S. Metastable phases in titanium alloys and conduction oа their formation / V. S. Lyasotskaya, S. I. Knyazeva // Metal Science and Heat Treatment. - 2008. V. 50, № 7-8. - P. 373-377.

139.Xu L. J. Microstructure and dry wear properties of Ti-Nb alloys for dental prostheses / L. J. Xu, S. L. Xiao, J. Tian, Y. Y. Chen, Y. D. Huang // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. -2009. - V. 19. - P. 639-644.

140. Kikuchi M. Elastic properties of experimental titanium alloys / M. Kikuchi, M. Takahashi, and O. Okuno // Interface Oral Health Science. - 2007. - P. 345-346.

141. Godley R. Corrosion behavior of a low modulus P-Ti-45%Nb alloy for use in medical implants / R. Godley, D. Starosvetsky, I. Gotman // Journal of Matherial Sciense: Material in medicine. - 2006. - V. 17. - P. 63-67.

142. Киффер P., Браун X. Ванадий, ниобий, тантал: Пер. с нем. - М.: Металлургия, 1968. - 311 с.

143. Андреев А. Л. Титановые сплавы: Плавка и литье титановых сплавов. / А. Л. Андреев, Н. Ф. Аношкин, Г.А. Бочвар, К. М. Борзецовская - М.: Металлургия, 1994. - 316 с.

144. Уилкинсон У. Получение тугоплавких металлов / под ред. Я. М. Стерлина. -М.: Атомиздат, 1975. - 342 с.

145. Голковский М. Г. Электронно-лучевая наплавка покрытий на титановые сплавы / М. Г. Голковский, И. М. Полетика, Р. А.Салимов // Физика и химия обработки материалов. - 2009. - № 1. - C. 56-64.

146. Golkovski M. G. Atmosferic electron-beam surface alloying of titanium with tantalum./ M. G. Golkovski, I. A. Bataev., A. A. Bataev, A. A. Ruktuev, T. V. Zhuravina,

N. K. Kuksanov, R. A. Salimov, V. A. Bataev // Material Science & Engineering A. - 2013. -V. 578. - P. 310-317.

147. Fadeev S. N. Technological applications of BINP industrial electron accelerators with focused beam extracted into atmosphere. / S. N. Fadeev, M. G. Golkovski, A. I. Korchagin, N. K. Kuksanov, A. V. Lavruhin, S. E. Petrov, R. A. Salimov, A. F. Vaisman // Radiation Physics and Chemistry. - 2000. - V. 57, № 3-6. - P. 653-655.

148. Oh J. C. Improvement of hardness and wear résistance in SiC/Ti-6Al-4V surface compositions fabricated by high-energy electron beam irradiation / J. C. Oh, E. Yun, M. G. Golkovski, S. Lee // Materials Science and Engineering - 2003.- V. A351. - P. 98-108.

149. Ускорители электронов серии ЭВЛ: состояние, применение, развитие / Ю. И. Голубенко, М. Э. Вейс, Н. К. Куксанов, С. А. Кузнецов, Б. М. Корабельников,

A. Б. Малинин, П. И. Немытов, В. В. Прудников, С. Е. Петров, Р. А. Салимов,

B. Г. Черепков, С. Н. Фадеев // Новосибирск: ИЯФ им. Г. И. Будкера СО РАН, 1997, 31 с.

150. Голковский М.Г. Закалка и наплавка релятивистским электронным пучком вне вакуума. LAP Lambert academic publishing, Saarbrucken, 2013, 318 с.

151. Глухов И. А. Получение биоинертных сплавов системы титан-ниобий методом порошковой металлургии с применением пучка, обладающего высокой проникающей способностью / И. А. Глухов, А. М. Майрамбекова // Современные биоинженерные и ядерно-физические технологии в медицине: сборник материалов Всероссийской молодежной научной конференции. 13-15 октября 2014 г. - М.: Прондо, 2014.- с. 379-383.

152. Zhuravleva K. Production of Porous ß-Type Ti-40Nb Alloy for Biomedical Applications: Comparison of Selective Laser Melting and Hot Pressing / K. Zhuravleva, M. Bönisch, K. G. Prashanth, U. Hempel, A. Helth, T. Gemming, M. Calin, S. Scudino, L. Schultz, J. Eckert, A. Gebert // Materials. - 2013. -V. 6. - P. 5700-5712.

153. Шаркеев Ю. П. Структурное и фазовое состояние сплава Ti-Nb при селективном лазерном сплавлении композитного порошка / Ю. П. Шаркеев, А. Ю. Ерошенко, Ж. Г. Ковалевская, А. А. Сапрыкин, Е. А. Ибрагимов, И. А. Глухов, М. А. Химич, П. В. Уваркин, Е. В. Бабакова // Известия вузов. Физика. - 2016. - Т. 59, №. 3. - C. 99-103.

154. Sharkeev Y. P. Phase composition and microstructure of Ti-Nb alloy produced by selective laser melting / Y. P. Sharkeev, A. Y. Eroshenko, Z. G. Kovalevskaya, A. A. Saprykin,

E. A. Ibragimov, I. A. Glukhov, M. A. Khimich, P. V. Uvarkin, E. V. Babakova // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016 - V. 140. - P. 012020-1 - 0120205.

155. Sharkeev Y. P. Structural and Phase State of Ti-Nb Alloy at Selective Laser Melting of the Composite Powder / Y. P. Sharkeev, A. Y. Eroshenko, Z. G. Kovalevskaya, A. A. Saprykin, E. A. Ibragimov, I. A. Glukhov, M. A. Khimich, P. V. Uvarkin, E. V. Babakova // Russian Physics Journal. - 2016 - V. 59, №. 3. - P. 430-434.

156. Sharkeev Yu. P. Features of the Ti-40Nb alloy prototype formation by 3D additive method / Yu. P. Sharkeev, Zh. G. Kovalevskaya, M. A. Khimich, A. Yu. Eroshenko, A. A. Saprykin, E. A. Ibragimov, I. A. Glukhov // AIP Conference Proceedings. - 2016. -V. 1783.- P.020206-1-020206-4.

157. Козлов Э. В. Масштабная классификация кристаллических тел и ее обоснование / Э. В. Козлов, Ю. Ф. Иванов, Л. Н. Игнатенко, Н. А. Конева // Функционально - механические свойства материалов и их компьютерное моделирование. Материалы 29-го Межреспубликанского семинара "Актуальные проблемы прочности", 15 - 18 июня 1993 г. Псков. 1993, C. 90-99.

158. Демаков С. Л. Влияние условий деформации прокаткой на формирование ультрамелкозернистой структуры в двухфазном титановом сплаве, подвергнутом интенсивной пластической деформации / С. Л. Демаков, О. А. Елкина, А. Г. Илларионов, М. С. Карабаналов, А. А. Попов, И. П. Семенова, Л. Р. Саитова, Н. В. Щетников // Физика металлов и металловедение - 2008. - Т. 105, № 6. - C. 638-646.

159. Шаркеев Ю. П. Особенности структуры и деформационного поведения объемно - наноструктурного титана, полученного при интенсивной пластической деформации / Ю. П. Шаркеев, В. И.Данилов, А. Ю. Ерошенко, А. А. Загуменный А. Д. Братчиков, Е. В. Легостаева // Деформация и разрушение материалов. - 2007. - №7. - С. 27 - 31.

160. Шаркеев Ю. П. Объемный ультрамелкозернистый титан с высокими механическими свойствами для медицинских имплантатов / Ю. П. Шаркеев, А. Ю. Ерошенко, А. Д. Братчиков, Е. В. Легостаева, В. И. Данилов, В. А. Кукареко. // Нанотехника - 2007. - №3(11) - С. 81-88.

161. Шаркеев Ю. П. Наноструктурированный титан. Применение, структура, свойства / Ю. П. Шаркеев, А. Ю. Ерошенко, В. А. Кукареко, А. В. Белый, В. А. Батаев // Известия вузов. Черная металлургия. - 2012. - № 8. - С. 60-63.

162. Валиев Р. З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р. З. Валиев, И. В. Александров - М.: Логос, 2000. - 272 с.

163. Валиев Р. З. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура, свойства / Р. З. Валиев, И. В. Александров - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 398 с.

164. Колобов Ю. Р. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов / Ю. Р. Колобов, Р. З. Валиев, Г. П. Грабовецкая и др. - Новосибирск: Наука, 2001. - 279 с.

165. Н. И. Носкова Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы / Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков - Екатеринбург.: УрО РАН, 2003, - 279 с.

166. В. М. Сегал Процессы пластического структурообразования металлов / В. М. Сегал, В. И. Резников, В. И. Копылов и др. - Минск: Навука i тэхнша, 1994. - 232 с.

167. Андриевский Р. А. Наноструктурные материалы: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / Р.А. Андриевский, А.В. Рагуля. - М: Издательский центр «Академия», 2005. - 192 с.

168. Кайбышев О. А. Сверхпластичность, измельчение структуры и обработка труднодеформируемых сплавов / О. А. Кайбышев, Ф. З. Утяшев - М.: Наука, 2002. -438 с.

169. Носкова Н.И. Прочность и структура нанокристаллического Ti / Носкова Н. И., Перетурина И. А., Столяров В. В., О. А. Елкина // Физика металлов и металловедение. - 2004. - Т. 97, № 5. - С. 106-112.

170. Valiev R. Z. The effect of annealing on tensile deformation behavior of nanostructured SPD titanium / R. Z. Valiev, A. V. Sergueva, A. K. Mukherjee // Scripta Mater. - 2003. - V. 49. - P. 666-674.

171. Валиев Р. З. Создание наноструктурных металлов и сплавов с уникальными свойствами, используя интенсивные пластические деформации / Р. З. Валиев // Российские нанотехнологии. - 2006. - Т. 1, №1. - С.208-216.

172. Ерошенко А. Ю. Структура и свойства объемного ультрамелкозернистого титана, полученного abc-прессованием и прокаткой / А. Ю. Ерошенко, Ю. П. Шаркеев //

Тезисы докладов открытой школы-конференции стран СНГ "Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы", 4-9 августа 2008. Уфа, Республика Башкортостан. - Уфа, 2008 -с. 196-197.

173. Ерошенко А.Ю. Усовершенствование метода интенсивной пластической деформации для получения высокопрочных заготовок титана ВТ1-0 в субмикрокристаллическом и наноструктурном состояниях для медицинского применения.// Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -Томск. - 2009. - 240 с.

174. Бриджмен П. В. Исследование больших пластических деформаций и разрыва. -М: ИЛ, 1955. 444 с.

175. Ерошенко А. Ю. Структура и свойства объемного ультрамелкозернистого титана, полученного аЬс-прессованием и прокаткой / А. Ю. Ерошенко, Ю. П. Шаркеев, А. И. Толмачев, В. И. Коробицын, В. И. Данилов // Перспективные материалы. -2009. -Спец. Выпуск. №7. - С. 107-112.

176. Шаркеев Ю. П. Сравнительное исследование эволюции микроструктуры наноструктурного и крупнозернистого титана при термомеханической обработке / Ю. П. Шаркеев, Е. В. Легостаева // Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем. Материалы VI Всероссийской (международной) конференции. - М.: МИФИ. - 2003. -С. 160-164.

177. Алымов М. И. Методы получения и физико-механические свойства нанокристаллических материалов. / М. И. Алымов, В. А. Зеленский - М.: МИФИ, 2005. -52 с.

178. Рааб Г. И. Развитие научных основ технологий интенсивной пластической деформации и создание оборудования по схеме равноканального углового прессования для получения ультрамелкозернистых металлических полуфабрикатов. Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Уфа. 2009. 38 с.

179. Салищев Г.А. и др. Метод всесторонней ковки. // Металлы. - 1995. - №6. - С. 83.

180. Малышева С. П. Рост зерен и эволюции текстуры при отжиге субмикрокристаллического титана, полученного методом интенсивной пластической деформации / С. П. Малышева, Г. А. Салищев, С. Ю. Миронов, С. Я. Бецофен // Физика металлов и металловедение. - 2005. - Т. 99, № 1. - С. 73-79.

181. Миронов С. Ю. Эволюция структуры в ходе холодной пластической деформации субмикрокристаллического титана / С. Ю. Миронов, Г. А. Салищев, М. М. Мышляев // Физика металлов и металловедение. - 2002. - Т.93, № 4. - С. 75-87.

182. Ерошенко А.Ю. Современные тенденции модифицирования структуры и свойств материалов / А. Ю. Ерошенко, Ю. П. Шаркеев, А. И. Глухов, S. Zeming, Q. Zhu, А. И. Толмачев, Ж. Г. Ковалевская // К 60-летию профессора Ю.Ф. Иванова / Под общей редакцией Н.Н. Коваля и В.Е. Громова - Томск: «Издательство НТЛ» 2015, 378 с., гл. 3.3. Структура и механические свойства низкомодульного сплава Ti40Nb при интенсивном деформационном воздействии. С.251-264.

183. Sharkeev Y. P. Production of ultrafine-graine bioinert alloys / Y. P. Sharkeev, A. Y. Eroshenko, V. I. Danilov, I. A. Glukhov, A. I. Tolmachev // Steel in translation. - 2015. -V. 45, № 2. - P. 116-119.

184. Sharkeev Y. P. Microstructure and Mechanical Properties of Ti-40 mass % Nb Alloy after Megaplastic Deformation Effect / Y. P. Sharkeev, A. Y. Eroshenko, I. A. Glukhov, Z. Sun, Q. Zhu, V. I. Danilo, A.I. Tolmachev. // AIP Conference Proceedings. - 2015. -V. 1683, P. 020206-1-020206-4.

185. Bahador A. Effect of deformation on the microstructure, transformation temperature and superelasticity of Ti - 23 at% Nb shape-memory alloys / A. Bahador, E. Hamzah, K. Kondoh, T. A. A. Bakar, F. Yusof, H. Imai, S. N. Saud, M. K. Ibrahim. // Materials and Design. - 2017. - V. 118, - P. 152 -162.

186. Petrzhik M. Dynamics of martensitic structure at TiNb-based quenched alloys under heating and loading / M. Petrzhik // Journal of Physics: Conference Series. - 2013. - V. 438 -p. 012020.

187. Völker B. Influence of testing orientation on mechanical properties of Ti45Nb deformed by high pressure torsion / B. Völker, N. Jäger, M. Calin, M. Zehetbauer, J. Eckert,

A. Hohenwarter // Materials and Design. - 2017. - V. 114. - P. 40-46.

188. Salvo C. Study on the microstructural evolution of Ti-Nb based alloy obtained by high-energy ball milling / C. Salvo, C. Aguilar, R. Cardoso-Gil, A. Medina, L. Bejar, R. V. Mangalaraj // Journal of Alloys and Compounds. -2017. - V. 720. - P. 254-263.

189. Li Z. Dynamic deformation and failure of ultrafine-grained titanium / Z. Li,

B. Wang, S. Zhao, R. Z. Valiev, K. S. Vecchio, M. A. Meyers.// Acta Materialia. - 2017. -V. 125. - P. 210-218.

190. Liu Z. High-temperature tensile deformation behavior and microstructure evolution of Ti55 titanium alloy / Z. Liu , P. Li , L. Xiong , T. Liu , L. He // Materials Science & Engineering A. - 2017. - V. 680. - P. 259-269.

191. Ghosh A. Effect of rolling mode and annealing temperature on microstructure and texture of commercially pure-titanium / A. Ghosh, A. Singh, N.P. Gurao // Materials Characterization. - 2017. - V. 125. - P. 83-93.

192. Ozaltin K. Microstructure and Texture Evolutions of Biomedical Ti-13Nb-13Zr Alloy Processed by Hydrostatic Extrusion / K. Ozaltin, A. Panigrahi, W. Chrominski,

A. G. Bulutsuz, M. Kulczyk, M. J. Zehetbauer, M. Lewandowska. // Metallurgical and Materials Transactions A. - 2017. - V. 48, №. 11. - P. 5747-5755.

193. Bahador A. Effect of deformation on themicrostructure, transformation temperature and superelasticity of Ti-23 at% Nb shape-memory alloys / A. Bahador, E. Hamzah, K. Kondoh, T. A.A. Bakar, F. Yusof, H. Imai, S. N. Saud, M. K. Ibrahim // Materials and Design. - 2017. -V. 118. - P. 152-162.

194. Lan C. Effects of cold rolling on microstructure, texture evolution and mechanical properties of Ti-32.5Nb-6.8Zr-2.7Sn-0.30 alloy for biomedical applications / C. Lan, Y. Wu, L. Guo, F. Chen // Materials Science & Engineering A. - 2017. - V. 690. - P. 170-176.

195. Um H. Y. Mechanical and biological behavior of ultrafine-grained Ti alloy aneurysm clip processed using high-pressure torsion / H. Y. Um, B. H. Park, D. H. Ahn, M. I. A.El Aal, J. Park, H. S. Kim // Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2017. - V. 68. - P. 203-209.

196. Grabovetskaya G. P. Evolution of the Structural-Phase State of a Ti-Al-V-Mo Alloy During Severe Plastic Deformation and SubSequent Annealing / G. P. Grabovetskaya, I. V. Ratochka, I. P. Mishin // Russ Phys J. - 2016. - V. 59, №. 1. - P. 109-115.

197. Panigrahi A. Mechanical properties, structural and texture evolution of biocompatible Ti-45Nb alloy processed by severe plastic deformation / A. Panigrahi,

B. Sulkowski, T. Waitz, K. Ozaltin, W. Chrominski, A. Pukenas, J. Horky, M. Lewandowska, W. Skrotzki, M. Zehetbauer // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. -2016. - V. 62. - P. 93-105.

198. Tabei A. Microstructural Evolution in Hot and Cold-Rolled Ti-Nb Alloy / A. Tabei, J. Startt, R. T. Hoffman III, E. Yavari, C. Deo, H. Garmestani // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2016. V. 26, № 1. - P. 61-68.

199. Dimic I. Microstructure and metallic ion release of pure titanium and Ti-13Nb-13Zr alloy processed by high pressure torsion / I. Dimic, I. Cvijovic-Alagic, B. Völker,

A. Hohenwarter, R. Pippan, D. Veljovic, M. Rakin, B. Bugarski // Materials and Design. -2G16.

- V. 91. - P. 34G-347.

2GG. Кайбышев Р. О. Механизмы измельчения зерен в алюминиевых сплавах в процессе интенсивной пластической деформации / Р. О. Кайбышев, И. А. Мазурина, Д. А. Громов // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2GG6. - №2(608). -С. 14-19.

2G1. Салищев Г. А. Влияние субмикрокристаллической структуры на механическое поведение ферритной стали 15Х25Т / Г. А. Салищев, К. Г. Фархутдинов,

B. Д. Афанасьев // Металы. - 1993. - № 2. - С.П6-Ш.

2G2. Салищев Г.А. Особенности пластической деформации субмикрокристаллической ферритной стали 13Х25Т / Г. А. Салищев, Р. Г. Зарипова, А. А. Закирова и др. // Физика металлов и металловедение. - 2GGG. - Т. 89, № 3. - С. 1GG-1G6.

2G3. Рааб Г. И. Исследование механических свойств массивных ультрамелкозернистых заготовок титана ВТ1 -0, полученных равноканальным угловым прессованием / Г. И. Рааб, Г. В. Кулясов, Р. З. Валиев // Металлы. - 2GG4. - №2. - С. 36-4G.

2G4. Садикова Г. А. Влияние деформации и термомеханической обработки на структуру и свойства титана / Г. А. Садикова, В. В. Латыш, И. П. Семенова, Р. З. Валиев // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2GG5. - №11(605). - С. 31-34.

2G5. Александров И. В. Рентгеноструктурные исследования

ультрамелкозернистых металлов, полученных методом равноканального углового прессования. / И. В. Александров, А. Р. Кильметов, Р. З. Валиев // Металлы. - 2GG4. - №1.

- С. 63-71.

2G6. Дударев E^. Истинное зернограничное проскальзывание в крупнозернистом и ультрамелкозернистом титане / E. Ф. Дударев, Г. П. Почивалов, Ю. Р. Колобов, О. А. Кашин, И. Г. Галкина, Н. В. Гирсов, Р. З. Валиев // Изв. Вузов Физика. - 2GG4. - № 6.

- С. 39-46.

2G7. Андриевский Р. А. Размерные эффекты в нанокристаллических материалах. I. Особенности структуры. Термодинамика. Фазовые равновесия. Кинетические явления /

Р. А. Андриевский, А. М. Глезер // Физика металлов и металловедение. - 1999. - Т.28, №«1. - С.50-73.

208. Салищев Г.А. Формирование субмикрокристаллической структуры в титане при пластической деформации и ее влияние на механическое поведение / Г. А. Салищев,

B. Р. Валиахметов, Р. М. Галеев, С. П. Малышева // Металлы. - 1996. - №4. - С. 86-91.

209. Салищев Г. А. Формирование субмикрокристаллической структуры в титане и титановых сплавах и их механические свойства / Г. А. Салищев, Р. М. Галеев,

C. П. Малышева, С. В. Жеребцов, С. Ю. Миронов, О. Р. Валиахметов, Э. В. Иванисенко // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2006. - № 2. - С. 19-26.

210. Дударев Е. Ф. Деформационное поведение и механические свойства ультрамелкозернистого титана, полученного методом равноканального углового прессования / Е. Ф. Дударев, Г. П. Грабовецкая, Ю. Р. Колобов, Г. П. Бакач, О. А. Кашин, Ю. Т. Жу // Металлы. - 2004. - №1. - С. 87-95.

211. Ерошенко А. Ю. Эволюция микроструктуры, механических свойств ультрамелкозернистого биоинертного сплава Ti-40 масс. % Nb, подвергнутого abc-прессованию и прокатке / А. Ю. Ерошенко, Ю. П. Шаркеев, А. И. Глухов, S. Zeming, Q. Zhu, В. И. Данилов, А. И. Толмачев// XIII Российско-Китайский Симпозиум «Новые материалы и технологии» под ред. К. А. Солнцева 21-25 сентября 2015г., Казань, Россия, Т.1, С. 182-186.

212. Sharkeev Y. P. Phase Transformations of the Ti-40% Nb Alloy Under External Influence / Y. P. Sharkeev, Z. G. Kovalevskaya, M. A. Khimich, V. A. Bataev, Q. S. Zhu, A. V. Belyakov, I. A. Glukhov // Key Engineering Materials . - 2016 - V. 683. - P. 174-180.

213. Kovalevskaya Z. The investigation of the influence of formation conditions on the structure of Ti-40Nb Alloy / Z. Kovalevskaya, Y. Sharkeev, M. Khimich, E. Parilov, I. Glukhov, E. Komarova // AIP Conference Proceedings. - 2016. - V. 1772. - P.030010-1-030010-6.

214. Okulov I. V. Phase formation, microstructure and deformation behavior of heavily alloyed TiNb- and TiV-based titanium alloys / I. V. Okulov, M. Bönisch, A. V. Okulov, A. S. Volegov, H. Attar, S Ehtemam-Haghighi, M. Calin, Z. Wang, A. Hohenwarter, I. Kaban, K.G. Prashanth, J. Eckert.// Materials Science & Engineering A. - 2018. - V. 733. - p. 80-86.

215. И. В. Козлов барьерное торможение дислокаций. Проблема Холла - Петча / И. В. Козлов, А. Н. Жданов, Н. А. Конева // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т.9, №3. - С. 81-92

216. Manika I. Characteristics of deformation localization and limits to the microhardness testing of amorphous and polycrystalline coating / I. Manika J. Maniks // Thin Solid Films. -1992. - V. 208. - P. 223-227.

217. G. J. Hardness - A Strength Microprobe // The Science of Hardness Testing and its Research Applications. - Amer. Soc. of Metals, Park, Ohio, 1973. - P. 51-54.

218. Eroshenko A. Yu. Structure and phase composition of ultrafine-grained TiNb alloy after high-temperature annealings / A. Yu. Eroshenko, I. A. Glukhov, A. Mairambekova, A. I. Tolmachev, Yu. P. Sharkeev // AIP Conference Proceedings. - 2017. - V. 1909. - P. 020046-1 - 020046-4.

219. Komarova E. Effect of surface topography and chemical composition on wettability of calcium phosphate coatings formed on Ti-40Nb alloy / E. Komarova, V. Chebodaeva, Yu. Sharkeev, M. Sedelnikova // Key Engineering Materials. - 2016. - V.683. - P. 370-376.

220. Sedelnikova M. B. Wollastonite and Calcium Phosphate Biocoatings with Zn- and Cu-incorporation Produced by a Microarc Oxidation Method. /M. B. Sedelnikova, E. G. Komarova, Yu. P. Sharkeev//J. Key Engineering Materials. - 2016. - V.695. - Р. 144-151.

221. Sedelnikova M. B. Structure and properties of the wollastonite - calcium phosphate coatings deposited on titanium and titanium -niobium alloy using micro-arc oxidation method. / M. B. Sedelnikova, Yu. P. Sharkeev, E. G. Komarova, I. A. Khlusov, V. V. Chebodaeva // Surface and Coating Technology. - 2016. - V. 307PC. - P. 1274-1283.

222. Хомякова Г. В. Исследование сплавов системы Ti-Nb, полученных методом порошковой металлургии с применением высокоэнергетического электронного луча / Г. В. Хомякова, А. М. Майрамбекова, И. А. Глухов // Сборник трудов XII Международной конференции студентов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», Томск, 21-24 апреля 2015 г. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2015. - С. 1115-1117.

223. Sharkeev Yu. P. Formation of gradient layers of the Ti-Nb alloy system by electron-beam melting / Yu. P. Sharkeev, I. A. Glukhov, A. Yu. Eroshenko, M. G. Golkovski, V. A. Bataev, S. V. Fortuna // International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects: Abstracts. - Tomsk: Publishing House of IAO SB RAS, 2014. - P. 289

224. Шаркеев Ю.П., Глухов И.А., Ерошенко А.Ю., Голковский М.Г., Примак О., Батаев В.А., Фортуна С.В. Формирование градиентных слоев сплавов системы Ti-Nb методом электронно-лучевой наплавки // Известия высших учебных заведений. Физика. -2014. - Т. 57. - № 10-3. - С. 307-311.

225. Sharkeev Yu.P., Golkovski M.G., Glukhov I.A., Eroshenko A.Yu., Bataev V.A., Fortuna S.V.. Producing Titanium-Niobium Alloy by High Energy Beam // AIP Conference Proceedings. - 2016. - V. 1698, - P. 050004-1-050004-6.

226. Шаркеев Ю. П. Получение сплавов системы титан-ниобий методом высокоэнергетической электроннолучевой порошковой металлургии / Ю. П. Шаркеев, М. Г. Голковский, И. А. Глухов, А. Ю. Ерошенко, В. А. Батаев, С. В. Фортуна, А. В. Яшин // Иерархически организованные системы живой и неживой природы: Материалы международной конференции (9-13 сентября 2013 г., Томск, Россия). - Томск: ИФПМ СО РАН, 2013, С. 382-385.

227. Glukhov I. A., Golkovski M. G., Mairambekova A. M., Khimich M. A., Sharkeev Yu. P. Biocompatible Ti-Nb Alloys Produced via Relativistic Electron Beam in Air Atmosphere // AIP Conference Proceedings. -2019. - Vol. 2167. - P. 020113-1-020113-4.

228. Sharkeev Yu. P. Producing Titanium-Niobium Alloy by High Energy Beam. / Yu. P. Sharkeev, M. G. Golkovski, I. A. Glukhov, A. Yu. Eroshenko, V. A. Bataev, S. V. Fortuna // AIP Conference Proceedings. - 2016. - V. 1698. - P. 050004-1-050004-6.

229. Пат. 2623959 Способ получения сплава из порошков металлов с разницей температур плавления / Ю.П. Шаркеев, М.Г. Голковский, В.А. Батаев, А.Ю. Ерошенко, И.А. Глухов, А.И. Толмачев, Ж.Г. Ковалевская / патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук. - опубл. 29.06.2017.

230. Пшеничников Ю.П. Выявление тонкой структуры кристаллов. Справочник. М: Металлургия, 1974, 528 с.

231. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. - М.: Металлургия, 1976. -273 с.

232. Gutiérrez Moreno J. J. An ab initio study of the structural and mechanical alterations of Ti-Nb alloys / J. J. Gutiérrez Moreno, D. G. Papageorgiou, G. A. Evangelakis, Ch. E. Lekka.// J. Appl. Phys. - 2018. - V. 124 - P. 245102.

233. Хорнбоген Э. Структура и микроструктура быстрозакаленных сплавов. Быстрозакаленные металлические сплавы. / Под ред. Штиба. - М.: Металлургия, 1989. -563 с.

234. Cremasco A. Correlations between aging heat treatment, ю phase precipitation and mechanical properties of a cast Ti-Nb alloy / A. Cremasco, P. N. Andrade, R. J. Contieri et al. // Materials and Design. - 2011. - V. 32. - Р. 2387-2390.

235. Afonso C.R. Influence of cooling rate on microstructure of Ti-Nb alloy for orthopedic implants / C. R. Afonso, G. T. Aleixo, A. J. Ramirez, R. Caram // Materials Science and Engineering. - 2007. - V. C 27. - P. 908-913

236. Патент № 2388566 РФ. Способ получения титановых сплавов с субмикрокристаллической структурой деформированием с обеспечением интенсивной пластической деформации. / В.А. Винокуров, Раточка И.В., Найденкин Е.В., Мишин И.П., Рожинцева Н.В. // Бюллетень. 2010. № 13. Заявл. 27.01.2010. Опубл. от 10.05.2010.

237. Ерошенко А.Ю., Шаркеев Ю.П., Глухов И.А., Уваркин П.В., Майрамбекова А.М., Толмачев А.И. Влияние размера структурных элементов и фазового состояния на механические свойства бинарных сплавов систем Ti-Nb и Zr-Nb // Известия Вузов. Физика. - 2018. - Т.61, № 10. - С. 136-143. [Eroshenko, A. Yu., Sharkeev, Yu P., Glukhov, I. A., Uvarkin, P. V., Mairambekova, A. M., Tolmachev, A. I. The influence of dimesions and phase state of structural elements on mechanical properties of binary alloys of the ti-nb and zr-nb systems // Russian Physics Journal. - 2019. - Vol.61, No. 10. - P. 1899-1907(In Eng.)]

238. Sharkeev Yu.P., Eroshento A.Yu., Glukhov I.A., Sun Z., Zhu Q., Danilov V.I., Tolmachev A.I. Microstructure and Mechanical Properties of Ti-40 mass % Nb Alloy after Megaplastic Deformation Effect // AIP Conference Proceedings. - 2015. - V. 1683. - P. 0202061-020206-4.

239. Zhu Q., Sharkeev Yu., Eroshenko A., Zeming S., Zhang H., Han X., Glukhov I., Мairambekova A., Khimch M. Glukhov I.A., Golkovski M.G., Mairambekova A.M., Khimich M.A., Sharkeev Yu.P Grain Characteristics and Mechanical Properties of Bioinert Ti-40 wt. % Nb Alloy // AIP Conference Proceedings. - 2019. - Vol. 2167. - P. 020401-1-020401-4.

240. Модифицирование структуры и свойств перспективных материалов при внешних воздействиях / под общ. ред. А.И. Потекаева. - Томск: Изд-во НТЛ, 2017. - 336 с. // Глухов И.А., Ерошенко А.Ю., Майрамбекова А.А., Толмачев А.И., Шаркеев Ю.П.,

Qifang Zhu., гл. 5. Эволюция структурно-фазового состояния и механических свойств сплава Ti мас.%№, подвергнутого абс-прессованию и прокатке. С. 97-105.

241. Пат. 2436847 Способ деформирования для получения заготовок в субмикрокристаллическом и наноструктурированном состоянии и устройство для его осуществления / Ю.П. Шаркеев, И.А. Глухов, А.Ю. Ерошенко, Г.П. Коробицын, А.И. Толмачев / патентообладатель Учреждение Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (ИФПМ СО РАН). - опубл. 20.12.2010.

242. Prosolov K. A. Thin Bioactive Zn Substituted Hydroxyapatite Coating Deposited on Ultrafine-Grained Titanium Substrate: Structure Analysis / K.A. Prosolov, O. A. Belyavskaya, U. Muehle, Y. P. Sharkeev. // Frontiers in Materials. - 2018. - V. 5. - P. 1-8.

243. Prosolov K. A. Deposition of Polycrystalline Zinc Substituted Hydroxyapatite Coatings with a Columnar Structure by RF Magnetron Sputtering: Role of in-situ Substrate Heating / K. A. Prosolov, O. Prymak, M. Epple, O. A. Belyavskaya, J. V. Rau, Yu. P. Sharkeev // IOP Journal of Physics. Conference Series. - 2018. - V. 1115. - P. 032077-032082.

244. E. W. Colings. Physical Metallurgy of Titanium Alloys. Metals Park, OH / American Society for Metals. Physical Description. - 1984. - 261 p.

245. Kovalevskaya Zh.G., Sharkeev Yu.P., Khimich M.A., Glukhov I.A.. Thermal stability of Ti-45Nb mechanically alloyed powder // Letters on materials. - 2018. - Vol.8 (4). -P. 442-447.

246. Ерошенко А.Ю., Шаркеев Ю.П., Химич М.А., Глухов И.А., Уваркин П.В., Толмачев А.И., Майрамбекова А.М. Микроструктура ультрамелкозернистого сплава TI-40 мас.% Nb после отжигов // Письма о материалах. - 2020. - Т.10. - №1 (37) . - С.54-59. [Eroshenko A.Yu., Sharkeev Yu.P. , Khimich M.A. , Glukhov I.A., Uvarkin P.V., Tolmachev A.I. , Mairambekova A.M. Microstructure of ultrafine-grained Ti-40wt.%Nb alloy after annealing // Letters on Materials. - 2020. - Vol.10 (1). - P.54 -59. (In Eng.)]

247. Ерошенко А.Ю., Шаркеев Ю.П., Химич М.А., Уваркин П.В., Толмачев А.И., Глухов И.А., Легостаева Е.В. Влияние длительности термического воздействия на микроструктуру и механические свойства ультрамелкозернистых биоинертных сплавов Zr-1 мас. % Nb и Ti-45 мас. % Nb // Изв. Вузов. Физика. - 2020. -T. 63. - №11. - С. 9-16. [Eroshenko A.Y., Sharkeev Y.P., Khimich M.A., Glukhov I.A., Legostaeva E.V. Effect of Prolonged Thermal Exposure on Microstructure and Mechanical Properties of Zr - 1 wt.% Nb

and Ti - 45 wt.% Nb Ultrafine-Grained Bioinert Alloys // Russian Physics Journal. - 2021. -Vol.63(11). - P. 1846-1853. DOI: 10.1007/s11182-021-02242-4. (In Eng.)]

248. Glukhov I. A., Eroshenko A. Yu., Khimich M. A., Mairambekova A. M., Tolmachev A. I., Uvarkin P. V., and Sharkeev Yu. P. Thermal Stability of Ti-45 wt %Nb Alloy at Isothermal Annealing // AIP Conference Proceedings. - 2020. - Vol. 2310, Issue 1. - P. 020110-1-0201105.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Получение сплавов системы Т1-№ с применением релятивистского электронного

пучка

Используя релятивистский пучок электронов для плавки, можно получать за одну плавку достаточно гомогенные по составу сплавы с повышенными механическими характеристиками из смеси исходных порошков на подложке. Метод успешно применяют для получения сплавов на основе титана в виде наплавок на металлической подложке. Процесс получения образцов сплавов описан в разделе 2.4. В настоящем разделе выполнен подбор оптимального соотношения порошков в шихте и представлены результаты исследований структуры и свойств сплавов системы Т1-ЫЪ различного элементного состава, полученных данным методом.

Отработка режимов плавления

На первом этапе работы требовалось определить оптимальное содержание компонентов в шихте. Для этого были получены тестовые образцы (1-У), содержащие один наплавленный слой на титановых подложках размерами 50 мм шириной, 50-100 мм длиной и толщиной 8-12 мм. Состав шихты приведен в таблице А.1. Режимы наплавки для всех образцов были идентичными и описаны в разделе 2.1. В результате получились образцы, элементный состав которых приведен в правой половине таблицы А.1.

Наилучшее качество поверхности получалось в режиме I, где шлак легко удалялся, и трещин на поверхности образца не образовывалось. Это связано с составом шихты. Следовательно, для получения сплавов целесообразно использовать массовое соотношение порошков сплава к порошкам флюса 3 к 2, как и в случае режима I. Необходимо отметить, что образцы по режиму IV, не содержащие в шихте смачивающую компоненту (порошок Т1), также получились удачно. Таким образом, можно получать сплавы в виде наплавленных слоев, используя только совместно с флюсами в шихте.

Таблица. А.1. - Соотношение порошков в насыпке и элементный состав наплавленного слоя, % мас.

Обозначение образца Элементный состав порошков в насыпке, % мас. Элементный состав поверхностного слоя образцов, % мас. (рентгенофлюоресцентный метод)

CaF2 LiF Nb Ti Nb Ti

I 30 10 35 25 20,79 ± 0,22 78,79 ± 0,38

II 34 16 20 30 25,66 ± 0,30 74,14 ± 0,44

III 34 16 12 38 20,35 ± 0,23 79,16 ± 0,4

IV 33 17 50 - 31,51 ± 0,42 68,25 ± 0,5

V 22 11 50 17 26,41 ± 0,32 73,26 ± 0,4

Качество поверхности у образцов определяли визуально до удаления шлака. Важными параметрами при этом была ее гладкость, наличие либо отсутствие трещин. Также важным показателем была легкость удаления шлака с поверхности образца.

Содержание ниобия в полученных сплавах больше в тех режимах, в которых соотношение модифицирующей компоненты (порошка Nb) к смачивающей компоненте (порошок Ti) выше - что закономерно. Практически равное содержание ниобия оказалось в образцах, полученных по режимам I и III (20,79 мас.% Nb и 20,35 мас.% Nb, соответственно), II и V (25,66 мас.% Nb и 26,41 мас.% Nb, соответственно). Причем, в образцах, полученных по режимам III и II, содержание наиболее дорогого компонента шихты - порошка Nb меньше в 2,5 раза, чем в образцах, полученных по режимам I и V (12 мас.% Nb в режиме III и 35 мас.% Nb в режиме I, 20 мас.% Nb в режиме II и 50 мас.% Nb в режиме V, соответственно). Таким образом, правильно выбранное соотношение компонентов при меньших материальных затратах позволяет получать подобные результаты. Наибольшее содержание ниобия наблюдается в образцах, полученных по режиму IV.

Для дальнейших исследований образцов они были разрезаны электроэрозионным методом по схеме, представленной на рисунке А.1 а. Образец для исследований выбирался из центральной части подложки с наплавленным слоем, чтобы нивелировать возможные эффекты, связанные с краем подложки.

Металлографические исследования и измерения микротвердости по методу Виккерса проводилось на поперечных шлифах образцов. Измерения микротвердости

проводились с нагрузкой на индентор 100 г. (0,1 Н) по 3-м взаимно параллельным линиям (рисунок А.1 б), начинающихся от поверхности образцов со стороны подложки и заканчивающихся на противоположной поверхности образцов (сторона наплавки). Расстоянием между двумя отпечатками одной линии было 0,5 мм.

1

б

I II III

2

4

}- наплавка

подложка

Рисунок А.1 - Схемы резки (а) и измерения микротвердости (б) по поперечному сечению образцов. 1 - подложка с наплавленным слоем; 2 - образец для исследований; 3 -поверхность образца для измерения микротвердости и металлографических исследований; 4 - поверхность образца для определения элементного состава; I, II, III -линии, вдоль которых измерялась микротвердость

На рисунке А.2 представлены изображения поперечных сечений образцов после однократной наплавки, которые использовались для отработки режимов. Для всех образцов в структуре можно выделить три зоны. Первая зона соответствует наплавленному сплаву (НС). Вторая зона является переходной. Это зона термического влияния (ЗТВ). Далее располагается основной металл подложки (ОМ). Характерной чертой структуры основного материала является наличие равноосных зерен а - фазы титана. В зоне термического влияния границы зерен сильно искривлены, наблюдается пластинчатая структура мартенситного типа а' - фазы. Кроме того, размеры элементов структуры значительно возрастают с уменьшением расстояния до наплавленного слоя. Это связано со значительным нагревом материала подложки электронным пучком и высокой скоростью ее охлаждения. Формирование а' - фазы так же что обусловлено превращением Р - фазы при быстром охлаждении [3]. Характерной особенностью области наплавленного слоя является наличие мелкодисперсных, закономерно ориентированных пластин (рисунок А.2) и отдельных зерен, растущих от начала области наплавленного слоя. Это также может быть объяснено мартенситным превращением в сформированном сплаве Т1-№ при быстром охлаждении. Важно также отметить, что толщины данных зон остаются примерно равными на всех образцах, то есть не зависят от состава шихты (рисунок А.2).

а

3

Зона подложки зона термического влияния зона наплавки без структурных изменений

Рисунок А.2 - Структура образцов в поперечном сечении. Номера образцов показы в левой части рисунка. Границы образовавшихся зон выделены линиями

На рисунке А.3 представлены средние значения микротвердости наплавленного слоя образцов после однократной наплавки, которые использовались для отработки режимов. Данные значения для всех образцов не меняется в зависимости от глубины съемки по всей ее толщине. Разброс значений микротвердости составил не более 10%, что согласуется с работами [145-151].

3500 3000 ¿2500 ^2000 Я 1500 1000 500 0

20 22 24 26 28 30 32 С ^, мас.%

Рисунок А.3 - Средняя микротвердость в зоне наплавки в зависимости от концентрации №.

Видно, что независимо от итогового соотношения титана к ниобию в полученных сплавах, и соотношения порошков, образующих сплав (Т и №), к порошкам флюса в шихте, микротвердость образцов, в исследованном нами интервале концентрации ниобия (от 20 до 32 мас.%№), находится примерно на одном уровне.

Таким образом, основываясь на проведенных исследованиях, для получения сплавов в дальнейшей работе решено использовать массовое соотношение порошков сплава к порошкам флюса 3 к 2.

Получение сплавов

На основе отработки режимов были исследованы образцы, содержащие флюс совместно с порошками Т и в соотношении порошков сплава к порошкам флюса 3 к 2, выбранном и обоснованном выше (таблица А.2). Были выбраны образцы, содержащие до 5 циклов наплавки, обозначенные 1, 2, 3, 4, 5, 1 2 №. Цифра в названии образцов соответствует количеству наплавленных слоев. "№" в названии образца указывает на отсутствие порошка титана в шихте.

Таблица А.2. - Соотношение порошков в шихте и элементный состав полученных сплавов Цифра в названии образцов соответствует количеству наплавленных слоев. "№"

Обозначение образца Элементный состав порошков в насыпке, % мас. Элементный соста образ] (рентгенофлюо в поверхностного слоя цов, % ат. эесцентный метод)

СаБ2 № Л № И

1 27 13 48 12 18 82

2 27 13 48 12 29 71

3 27 13 48 12 41 59

4 27 13 48 12 65 35

5 * * * * 42 58

1 № 26 6 68 - 32 68

2 № 26 6 68 - 73 27

* элементный состав порошков на разных циклах наплавки для данного образца представлен в табл.3.3.

Для данных образцов взаимное соотношение концентраций элементов шихты было подобрано на основе работ [145-151] с целью получения максимальной концентрации № в получаемом сплаве. Для образцов 1-5 на всех этапах наплавки использовался идентичный состав шихты, кроме образца 5. В образце, содержащем 5 наплавок для улучшения адгезии верхних слоев, содержание порошка титана, относительно порошка

ниобия в шихте, увеличивалось с 12 до 24 % мас. (таблица А.3). Соотношение массовых долей порошков сплава к порошкам флюса также составляло 3 к 2.

Таблица А.3. - Соотношение порошков в шихте для образца № 5

* № наплавлен ного слоя Элементный состав порошков в насыпке, % мас. Отношение тш, % Отношение (Т+КЪ) / флюс, %

СаБ2 № И

1 27 13 48 12 80/20 3/2

2 27 13 48 12 80/20 3/2

3 27 13 42 18 70/30 3/2

4 27 13 36 24 60/40 3/2

5 27 13 36 24 60/40 3/2

Важно уметь прогнозировать состав получаемых сплавов. В таблице А.4 представлено сравнение расчетного и измеренного рентгенофлуоресцентным методом элементного состава наплавленного сплава, сформированного на титановых подложках после одно -, двух - и трех - кратных наплавок. Расчет выполнен на основании данных о массе и составе порошков в исходной смеси, учета потерь порошков и объема подложки, перешедшей в расплав [145-151]. Для этого рассчитывали потери порошков шихты в процессе выполнения наплавки методом взвешивания образцов - после насыпки и после прохода пучка, и сопоставления полученных данных. Таким образом, после удаления шлаков с образца точно было известно, сколько именно сплавообразующих порошков подверглись переплаву. Далее образец разрезался и выполнялась шлифовка поперечного сечения. На подготовленном шлифе была четко заметна граница между подложкой и наплавленным слоем. Благодаря этому можно было измерить оставшуюся толщину подложки. На основании этого рассчитывали толщину слоя подложки, перешедшую в расплав. Так как было известно, какой объем Т из подложки перешел в наплавку, и какой объем порошков принял участие в ее формировании, стало возможным рассчитать состав полученного сплава.

Таблица А.4 -Расчетное и фактическое содержание ниобия в составе наплавленного

Обозначение образца Содержание № в наплавленных слоях, % ат.

Экспериментальное значение Расчетное значение

1 18,3±0,2 18,0

2 28,6±0,4 25,1

3 41,5±0,6 33,3

В зависимости от количества наплавленных слоев, при выбранном химическом составе порошковой смеси, концентрация ниобия в них меняется в пределах 18,3 - 41,5 % ат. Из сравнения значений, приведенных в таблицах, видно, что для первой наплавки расчетные значения согласуются с экспериментальными значениями. Увеличение количества наплавленных слоев приводит к тому, что расчетные значения все больше отличаются от измеренных. Так, для образца с единственным наплавленным слоем расхождение составляет доли процента, для образца с двумя наплавленными слоями - 3 -4%, что приемлемо, а для образца с тремя наплавленными слоями расхождение составляет уже 8 - 9%, что довольно много. Ввиду этого расчеты для образцов, содержащих большее количество наплавленных слоев, не проводились.

На рисунках А.4, А.5 представлены изображения поперечных сечений образцов, содержащих до 5 наплавленных слоев. При этом, на рисунке А.4 представлены изображения поперечных сечений образцов, содержащих 1, 2 и 3 наплавленных слоя. На рисунке А.5 - образцов, содержащих 4, 5 наплавленных слоев, в составе шихты которых присутствовали Т и и образцов, содержащих 1 и 2 наплавленных слоя, в составе шихты которых не было Т^

Структура всех данных образцов подобна структуре образцов, использовавшихся для отработки режимов наплавки (образцы 1-У). В структуре также выделяются три зоны -наплавленный сплав, зона термического влияния и основной металл подложки. Однако для образцов, содержащих 2-5 наплавленных слоев, в наплавленной зоне четко различаются подслои, число которых соотносится с количеством наплавок независимо от состава шихты. Для образцов с одним наплавленным слоем таких подслоев не наблюдается. Для того, чтобы это лучше было видно, на рисунке А.5 приведена только зона наплавленного слоя и часть зоны термического влияния. Отметим, что для данных образцов толщина зоны термического влияния в 1,5-2 раза больше толщины наплавленных электронным лучом слоев.

Подложка зона термического влияния зона наплавки

Рисунок А.4 - Структура поперечного сечения сплавов, сформированных электроннолучевой наплавкой порошковой смеси титан-ниобий на подложки нелегированного титана. Границы образовавшихся зон выделены линиями. Номера образцов, показаны в левой части рисунка и соответствуют количеству наплавок.

Для наплавленного слоя образца 1 (содержащего 18 % ат. №), содержащего одну наплавку, характерной особенностью является наличие мелкодисперсных, закономерно ориентированных пластин (рисунок А.4 1). Это может быть обусловлено мартенситным превращением Р-фазы при быстром охлаждении с формированием предположительно структуры закалки а' - фазы [3].

В зоне термического влияния на всех образцах наблюдается пластинчатая структура мартенситного типа а' - фазы, формирование которой так же обусловлено превращением (3 - фазы при охлаждении. Микроструктура в зоне основного металла соответствует а - фазе титана и представлена равноосными зернами.

зона термического влияния зона наплавки

Рисунок А.5 - Структура образцов в поперечном сечении. Номера образцов, показаны в левой части рисунка. Цифра в названии образца соответствуют количеству наплавок. № в названии образца указывает на то, что в шихте отсутствует Т^ Границы образовавшихся зон и слоев выделены линиями.

Для образцов, содержащих 2, 3, 4, 5 наплавленных слоев (концентрация № на поверхности достигает 29, 41, 65, 42 ат.% соответственно), структура наплавленных слоев металлографически подобна структуре наплавленного слоя образца с 1 наплавкой (содержащего 18 % ат. №) и представлена в основном р - фазой. Это также характерно и для образцов, содержащих 1,2 наплавленных слоя без использования порошка Т в шихте (концентрация № на поверхности достигает 32 и 73 ат.% соответственно).

Следует так же отметить, что у образцов с малым количеством наплавок (до 3 -х) толщина верхнего наплавленного слоя находится примерно на одном уровне и составляет порядка 1,5 мм. При дальнейшем росте количества проходов пучка толщина верхнего наплавленного слоя уменьшается и составляет порядка 1 мм. Таким образом, при некотором количестве проходов электронного луча выполнение последующих наплавок будет нецелесообразным, так как рост суммарной толщины наплавленного слоя будет минимальным.

Концентрация ниобия, в зависимости от числа наплавленных слоев, варьируется в диапазоне от 18 ат.% до 73 ат.% (рисунок 3.6 а). При этом, с возрастанием числа наплавок от одной до пяти, суммарная глубина наплавленного слоя возрастает от 1,5 мм до 4 мм (рисунок 3.6 б). Видно, что данная зависимость нелинейна, то есть, при некотором количестве наплавок суммарная толщина наплавленного слоя практически перестанет расти.

Рисунок А.6 - Зависимости содержания ниобия в наплавленном слое (а) и толщины наплавленного слоя (б) от количества наплавок

На рисунке А.7 представлено распределение микротвердости в поперечном сечении образцов 1-5, ШЪ, в виде титановых подложек с наплавленными слоями. Как и на металлографических изображениях, по измеренным значениям микротвердости также четко выделяются области наплавленного слоя (НС), термического влияния (ЗТВ) и подложки титана, не подвергшаяся термическому влиянию (ОМ). Разброс значений микротвердости в рамках одного слоя составил не более 10%.

С ростом количества наплавок растет и средняя микротвердость наплавленного слоя с 3100 до 3500 у образцов, в шихте которых присутствует Т^ и с 2800 до 3500 у образцов, в шихте которых отсутствует Тт Для всех исследуемых образцов в наплавленном слое значения микротвердости в 2,5-3 раза выше микротвердости нелегированного титана (1400 МПа). В зоне термического влияния величина микротвердости на 100-200МПа выше, чем в материале подложки и составляет 1500-1600

1 2 3 4 5 Количество наплавок

1 2 3 4 5 Количество наплавок

МПа.

5000 4000 ^ 3000 Д 2000 1000 0

- 1

V

]

...... , 1 ,

0 3

5000

д 4000

^ 3000 Д 2000 1000 0

03

6 9 X, мм

12 15

■ 3

— V

- V V

— щ^Фт

. 1 . 1 . 1 1 ■

6 9 X, мм

12 15

5000 ^ 4000

^ 3000 -

Д 2000 1000 0

03

5000 ^ 4000

^ 3000 -

К 2000 1000 0

6 9 X, мм

03

6 9 X, мм