УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ В УСЛОВИЯХ КОНТАКТНОЙ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ПРИ СИНТЕЗЕ СПЛАВОВ Ti–Au: 10.25712/ASTU.1811-1416.2022.04.009

Сергей Эдуардович  Буцыкин; Василий Александрович  Клименов; Ирина Леонидовна  Стрелкова; Максим Александрович  Елкин; Дарья Дмитриевна  Семейкина; Михаил Степанович  Слободян

Авторы

Сергей Эдуардович Буцыкин Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, 634050, Томск, Россия; Научно-производственный центр «Полюс», пр. Кирова, 56в, 634050, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-5475-2601
Василий Александрович Клименов Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, 634050, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-7583-0170
Ирина Леонидовна Стрелкова Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, 634050, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0002-2222-2865
Максим Александрович Елкин Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, 634050, Томск, Россия; Научно-производственный центр «Полюс», пр. Кирова, 56в, 634050, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0002-1220-5762
Дарья Дмитриевна Семейкина Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, 634050, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0002-5068-3757
Михаил Степанович Слободян Томский научный центр СО РАН, пр. Академический, 10/4, 634055, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0002-5718-7027

Ключевые слова:

контактная точечная сварка, сплав Ti–Au, униполярные импульсы тока, тепловложение, скорость охлаждения, микроструктура, микротвердость

Аннотация

Сплавы титана с золотом рассматриваются как перспективные для применения в стоматологии за счет их высокой твердости и биоинертности, однако данные по влиянию их состава и методов изготовления на функциональные свойства довольно ограниченны в настоящее время. С целью восполнения этого пробела, в данной работе были синтезированы шесть сплавов Ti-Au путем сплавления двух титановых пластин и тонкой золотой фольги между ними пропусканием униполярных импульсов электрического тока (процесс аналогичный контактной точечной сварке). Импульсы отличались длительностью заднего фронта на завершающем этапе процесса, так как основная цель заключалась в исследование влияния скорости охлаждения металла на микроструктуру и механические свойства формируемых сплавов. Микроструктура была исследована методом оптической микроскопии, распределение микротвердости определяли наноиндентированием модифицированной пирамидой Берковича, распределение химических элементов было определено с помощью растрового электронного микроскопа, оборудованного энергодисперсионным спектрометром с последующей статистической обработкой полученных данных. Наиболее равномерное распределение золота и максимальная средняя микротвердость металла литого ядра, а также высокая прямая корреляция между этими параметрами были достигнуты при имплементации режима с наибольшей длительностью охлаждения. Во всех исследованных случаях была обнаружена неравновесная литая микроструктура, состоящая из двух фаз: твердого раствора α-Ti(Au) и интерметаллидов AuTi₃, причем участки интерметаллидных включений, обладающие повышенной микротвердостью, были распределены по объему достаточно равномерно. На основании полученных результатов был сделан вывод, что представленная методика формирования и исследования сплавов является эффективным методом, позволяющим изучать металлургические процессы, протекающих в условиях высокоэнергетических воздействий, а также в лабораторных условиях разрабатывать наиболее рациональные термические циклы для их последующего внедрения в реальных промышленных технологиях.