КОМПЛЕКСНАЯ МОДИФИКАЦИЯ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОКРЫТИЯ Ti–Nb–Zr–N, СФОРМИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫМ МЕТОДОМ: 10.25712/ASTU.1811-1416.2023.02.009

Юрий Федорович  Иванов; Кирилл Валерьевич  Соснин; Денис Анатольевич  Романов; Артем Дмитриевич  Филяков; Виктор Евгеньевич  Громов

Авторы

Юрий Федорович Иванов Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3, 634055, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-8022-7958
Кирилл Валерьевич Соснин Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия
Денис Анатольевич Романов Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-6880-2849
Артем Дмитриевич Филяков Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-8168-8809
Виктор Евгеньевич Громов Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия https://orcid.org/0000-0002-5147-5343

Ключевые слова:

покрытие Ti–Nb–Zr–N, электровзрывной метод, азотирование, облучение импульсным электронным пучком, фазовый состав, дефектная субструктура, микротвердость, износостойкость

Аннотация

Металлы широко применяются для долговременных ортопедических имплантатов. Это вызвано их высокой прочностью на растяжение и сжатие, высоким пределом текучести, усталостной прочностью, пластичностью, твердостью и ударной вязкостью. Однако металлические материалы не обладают биофункциональными свойствами. Применение титановых сплавов в изготовлении имплантатов ограничивается их низкой твердостью и плохой износостойкостью. В случае применения титанового сплава ВТ6 в качестве имплантата при работе в организме человека выделяются ионы алюминия и ванадия, которые пагубно влияют на организм. В настоящей статье решается проблема устранения воздействия алюминия и ванадия из титанового сплава ВТ6 на организм человека. На поверхности титанового сплава ВТ6 созданы покрытия Ti–Nb–Zr–N. Данные покрытия в будущем предполагается использовать для лучшей приживаемости титановых имплантатов в организме человека. Формирование покрытий включало электровзрывное напыление состава Ti–Nb–Zr, электронно-пучковую обработку и азотирование. Покрытия исследовали методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Полученное покрытие сформировано атомами титана, ниобия, циркония и азота. Алюминий и ванадий не проникают в покрытие из подложки. Такая композиция элементов формируется как на поверхности, так и по всей толщине покрытий. Основными фазами покрытия являются α-Ti, TiN, Ti₂N, NbTi₄, NbN и Zr₂N. Определены микротвердость, модуль Юнга, износостойкость и коэффициент трения покрытий. Проведенный комплекс исследований позволяет рекомендовать полученные покрытия для дальнейших клинических испытаний.