Открытый доступ
Платный доступ или доступ для подписчиков
Исследование микроструктуры прессованных и спеченных высокоэнтропийных сплавов TiZrNbCrV, TiZrNbFeCr, TiZrNbFeV, полученных методами порошковой металлургии и механического легирования
Аннотация
Исследована система компонентов, содержащая три жаропрочных элемента, а именно титан, ниобий и цирконий, в сочетании с железом, хром и ванадием, для изготовления экономичного сплава с высокой биоэнтропией. Синтезированы три высокопроизводительных сплава TiZrNbCrV, TiZrNbFeCr и TiZrNbFeV. Для изготовления сплавов использован метод механического легирования. Проведено прессование полученных порошков под давлением 2000 МПа и затем спекание в атмосфере аргона и водорода при 1150 °C в течение 1 ч со скоростью нагрева 10 °C/мин. Изучены структура и фазовый состав сплавов с помощью рентгеновского дифракционного анализа и полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии. Обнаружено, что в структуре всех сплавов присутствовали четыре области: основная — ОЦК и незначительное количество — ГПУ, пустое пространство и Nb (не диффузионная область).
Ключевые слова
Литература
Yuuka Iijima, Takeshi Nagase, Aira Matsugaki et al. Design and development of Ti – Zr – Hf – Nb – Ta – Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials // Mater. Des. 2021. V. 202. Art. 109548.
Рудской А. И., Белов И. М., Гордеев С. К. и др. Углеродные наноструктурные имплантаты для замещения костных дефектов и технология их изготовления // МиТОМ. 2018. № 1(751). С. 20 – 25. (Rudskoy A. I., Belov I. M., Gordeev S. K. et al. Carbon nanostructured implants for substituting bone defects and process of their production // Met. Sci. Heat Treat. 2018. V. 60, Is. 1 – 2. P. 18 – 23).
Motallebzadeh A., Peighambardoust N. S., Sheikh S. et al. Microstructural, mechanical and electrochemical characterization of TiZrTaHfNb and Ti1.5ZrTa0.5Hf0.5Nb0.5 refractory high-entropy alloys for biomedical applications // Intermetallics. 2019. V. 113. Art. 106572.
Takuya Ishimoto, Ryosuke Ozasa, Kana Nakano et al. Development of TiNbTaZrMo bio-high entropy alloy (Bio-HEA) super-solid solution by selective laser melting, and its improved mechanical property and biocompatibility // Scr. Mater. 2021. V. 194. Art. 113658.
Takao Hori, Takeshi Nagase, Mitsuharu Todai et al. Development of non-equiatomic Ti – Nb – Ta – Zr – Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials // Scr. Mater. 2019. V. 172, Is. 483. P. 83 – 87.
Takeshi Nagasea, Yuuka Iijima, Aira Matsugaki et al. Design and fabrication of Ti – Zr – Hf – Cr – Mo and Ti – Zr – Hf – Co – Cr – Mo highentropy alloys as metallic biomaterials // Mater. Sci. Eng. C. 2020. V. 107. Art. 110322.
Соколов Ю. А., Павлушин Н. В., Кондратьев С. Ю. Новые аддитивные технологии с использованием пучка ионов // Вестник машиностроения. 2016. № 9. С. 72 – 76. (Sokolov Yu. A., Pavlushin N. V., and Kondrat’ev S. Yu. New additive technologies based on ion beams // Russ. Eng. Res. 2016. V. 36, Is. 12. P. 1012 – 1016.)
Рудской А. И., Кондратьев С. Ю., Соколов Ю. А., Копаев В. Н. Особенности моделирования процесса послойного синтеза изделий электронным лучом // ЖТФ. 2015. Т. 85, Вып. 11. С. 91 – 96. (Rudskoi A. I., Kondrat’ev S. Yu., Sokolov Yu. A., Kopaev V. N. Simulation of the layer-by-layer synthesis of articles with an electron beam // Tech. Phys. 2015. V. 60, Is. 11. P. 1663 – 1669.)
Mayur Vaidya, Mohan Muralikrishna Garlapati, Budaraju Srinivasa Murty. High-entropy alloys by mechanical alloying: A review // J. Mater. Res. 2019. V. 34, Is. 5. P. 664 – 686.
Diogo Castro, Pedro Jaeger, Ana Catarina Baptista, Joăo Pedro Oliveira. An overview of high-entropy alloys as biomaterials // Metals. 2021. V. 11, Is. 4. Art. 648.
Shittu J., Pole M., Cockerill I. et al. Biocompatible High Entropy Alloys with excellent degradation resistance in a simulated physiological environment // ACS Appl. Bio Mater. 2020. V. 3, Is. 12. P. 8890 – 8900.
Todai M., Nagase T., Hori T. et al. Novel TiNbTaZrMo high-entropy alloys for metallic biomaterials // Scr. Mater. 2017. V. 129. P. 65 – 68.
Zýka Jiří, Málek Jaroslav, Pala Zdeněk et al. Structure and mechanical properties of TaNbHfZrTi high entropy alloy / In: Conference METAL 2015. Brno: Czech Republic, EU. 2015.
Yaqi Wu, Peter K. Liaw, Yong Zhang. Preparation of bulk TiZrNbMoV and NbTiAlTaV high-entropy alloys by powder sintering // Metals. 2021. V. 11, Is. 11. Art. 1748.
Wei D., Pang J., Xu J. et al. Microbiologically influenced corrosion of TiZrNb medium-entropy alloys by Desulfovibriodesulfuricans // J. Alloys Compd. 2021. V. 875, Is. 15. Art. 160020.
Song H., Lee S., Lee K. Thermodynamic parameters, microstructure, and electrochemical properties of equiatomic TiMoVWCr and TiMoVNbZr high-entropy alloys prepared by vacuum arc remelting // Int. J. Refract. Hard Met. 2021. V. 99. Art. 105595.
Nengbin Huaa, Wenjie Wang, Qianting Wang et al. Mechanical, corrosion, and wear properties of biomedical Ti – Zr – Nb – Ta – Mo high entropy alloys // J. Alloys Compd. 2021. V. 861. Art. 157997.
Wei Yang, Ying Liu, Shujie Pang et al. Bio-corrosion behavior and in vitro biocompatibility of equimolar TiZrHfNbTa high-entropy alloy // Intermetallics. 2020. V. 124. Art. 106845.
Chattopadhyay C., Anil Prasad, Murty B. S. Phase prediction in high entropy alloys — A kinetic approach // Acta Mater. 2018. V. 153. P. 214 – 225.
Feng R., Liaw P. K., Gao M. C., Widom M. First-principles prediction of high-entropy-alloy stability // NPJ Comput. Mater. 2017. V. 3. Art. 50.
King D. J. M., Middleburgh S. C., McGregor A. G., Cortie M. B. Predicting the formation and stability of single phase high-entropy alloys // Acta Mater. 2016. V. 104. P. 172 – 179.
Amigó A., Vicente A., Conrado R. M. Afonso, Vicente Amigó. Mechanical properties and the microstructure of Ti – 35Nb – 10Ta – xFe alloys obtained by powder metallurgy for biomedical applications // Metals. 2019. V. 9, Is. 1. Art. 76.
Kondrat’ev S. Y., Anastasiadi G. P., Petrov S. N., Ptashnik A. V. Kinetics of the formation of Intermetallic phases in HP-type heat-resistant alloys at long-term high-temperature exposure // Metall. Mater. Trans. A. 2017. V. 48, Is. 1. P. 482 – 492.
Diao H., Xie X., Sun F. et al. Mechanical properties of high-entropy alloys / In: High-Entropy Alloys. Springer International Publishing Switzerland, 2016. P. 181 – 236.
DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.5.38-44
© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025