Способ обработки изделий из монокристаллов корунда
Изобретение относится к получению изделий из монокристаллов корунда и позволяет повысить изделий за счет локального упрочнения зон, содержащих напряжения. Способ включает перемещение через зону напряжений нагревателя шириной 0,2-0,4 ширины зоны, нагретого до 2050-2100°С, с усилием, равным 1,0-1,3 предела текучести монокристалла. Получены изделия - стоматологические имплантанты, равнопрочные во всех сечениях. 4 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВГТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИ IF CK VIX
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673278/26 (22) 22.02.89 (46) 30.11.92. Бюл, М 44 (72) Е.P. Добровинская, Л.А. Литвинов, В.В. Пищик и И.Ф. Звягинцева (56) Андреев Е;П. и др. О блочности профилированного сапфира, выращенного в условиях многокапиллярной подпитки зоны кристаллизации. Сб "7 Всесоюзная конференция по росту кристаллов". M.; 1988, т. 3, с, 384-385, Батыгин В,И, и др, Термохимическая обработка поверхности сапфира в водороде. Физика и химия обработки материалов, 1978, М 2, 126 — 130. Авторское свидетельство СССР N 1476982, кл. С 30 B 33/00, 29/20, 1987. Изобретение относится к способам упрочнения монокристаллов корунда и может быть использовано на предприятиях, выпускающих иэделия иэ монокристаллов. В последние годы резко возросла потребность в монокристаллических изделиях сложной формы иэ корунда, Характерным примером таких изделий являются стоматологические и ортопедические имплантанты. К таким изделиям предъявляются жесткие требования по механической прочности,так как в процессе эксплуатации изделия подвергаются сложным деформациям (сдвига, кручения, сжатия и изгиба одновременно). Для обеспечения работоспособности изделий в таких условиях требуется их равнопрочность во всех сечениях, Заготовка для иэделий выращивают иэ расплава методом Степанова. При реализа„„5U „;, 1603863А1 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МОНОКРИСТАЛЛОВ КОРУНДА (57) Изобретение относится к получению иэделий из монокристаллов корунда и позволяет повысить иэделий за счет локального упрочнения зон, содержащих напряжения. Способ включает перемещение через зону напряжений нагревателя шириной 0,2 — 0,4 ширины зоны, нагретого до 2050-2100 С, с усилием, равным 1,0-1,3 предела текучести монокристалла. Получены изделия — стоматологические имплантанты, равнопрочные во всех сечениях. 4 ил., 1 табл. ции метода Степанова для получения сложных массивных несимметричных изделий приходится использовать многокапилляр- (Ь ную подпитку расплавом фронта кристаллизации, что приводит к резкому ухудшению () структурного совершенства локальных зон Ор кристалла, расположенных над областями взаимодействия разнонаправленных потоков расплава. Эти эоны в кристалле содержат напряжения; поры, скопления границ блоков и дислокаций, в них повышены остаточные а напряжения, что снижает механические характеристики кристалла в этих местах (локальное снижение прочности). Целью изобретения является повышение прочности. изделий для медицинских имплантантов за счет локального упрочнения зон, содержащих напряжения. 1603863 На фиг. 1 представлена схема для реализации способа (позициями А. В и С обозначены начальное, промежуточное и конечное положения нагревателя); на фиг. 2 — изделие из корунда (стоматологический имплантант) с зоной, содержащей напряжения; на фиг. 3 — схема перемещения нагревателя (вид сбоку) через зону, содержащую напряжения; на фиг. 4 — схема, демонстрирующая соотношение между размерами нагревателя и упрочняемой зоны. Пример. Способ осуществляют следующим образом. В индукторе 1 с концентратором 2 высокочастотной энергии (фиг. 1) закрепляют упрочняемый образец 3 с помощью держателя 4. Нагреватель 5 с автономным питанием 6 и грузами 7, создающими деформирующее усилие, размещают в центре зоны 8, содержащей напряжения. С помощью индуктора 1 поднимают температуру образца до заданной величины. Предварительный нагрев упрочняемого изделия, осуществляемый системой индуктор 1 — концентратор высокочастотной энергии 2, необходим для предотвращения возникновения высоких термоупругих напряжений в изделии. Затем включают нагрев нагревателя 5 с помощью автономного питания 6 и доводят его температуру до 2050-2100 С. После начала плавления изделия под действием грузов 7 начинают линейно перемещать нагреватель сквозь изделие со скоростью, определяемой весом грузов 7. Благодаря этому происходит пооплавление эоны, содержащей напряжения. При этом нагреватель последовательно занимает позиции А, В и С (фиг. 1 и 3). Одновременно с проплавлением (фиг. 4 поз, 9— расплав) в зоне 8, в 3 — 5 раэ превышающей толщину нагревателя 5, происходит пластическое течение. После пройлавления и пластического деформирования в зоне с напряжениями резко понижается плотность пор уменьшается протяженность границ блоков. После прохождения этой зоны снижают температуру нагревателя и упрочняемого изделия до комнатной. Сапфировый стоматологический имплантант ИС вЂ” 105 (фиг, 2). выращенный иэ расплава методом Степанова и не содержащий легирующей примеси, с температурой плавления 2050 С, в своей центральной части имеет зону шириной 1000 — 1200 мкм; содержащую напряжения, Этот образец упрочняет следующим образом. В индуктор 1 с концентратором 2 высокочастотной энергии кристаллизационной установки "Кристалл — 606" помещают имплантант 3 на молибденовой подставке 4 таким образом, чтобы зона, содержащая напряжения, находилась в центре симметрии индуктора, Нагреватель 6 с грузами 7, создающими деформирующее усилие, размещают в центре эоны, содержащей напряжения. При ширине эоны, содержащей напряжения, равной 1200 мкм, толщину нагревателя подбирают равной 0,3 мм. Для создания величины деформирующего усилия, равного 0,6 кгlмм "5 (предел текучести 0,5 кгlмм ), подвешивают с двух сторон к нагревателю грузы по 0,2 кг. Вес грузов выбирают из следующих соображений. Размер проплавляемой зоны 2 мм. При толщине нагревателя, равной 0,3 мм, площадь проплавляемой зоны 0,7 мм . Отсюда и общий вес грузов для создания необходимого усилия равен 0,4 кг. Установку вакуумируют аргоном до 1х х10 з мм рт.ст„заполняют аргоном до дав25 ления 1,05 атм. С помощью индуктора с концентратором высокочастотной энергии образец нагревают до 1700 С. Температуру контролируют пирометром "Проминь", температуру нагревателя устанавливают рав30 ной 2070ОС. Под действием грузов 7 нагреватель проходит через изделие, проплавляя зону, содержащую напряжения. После прохождения нагревателя через иэделие его охлаждают до комнатной температуры. После проплавления происходит полная перестройка структуры, практически исчезают поры, уменьшается протяженность границ блоков, что приводит к упрочкению зоны, содержащей напряжения, и, 40 соответственно, к увеличению коэффициента трещиностойкости в этой зоне. B таблице представлены сравнительные данные по величине коэффициента трещиностойкости иэделий, полученных при разных режимах обработки, о-предел текучести монокристалла, Как следует из данных таблицы, прочно-. стные характеристики зоны, содержащей напряжения, после упрочнения при указанных в формуле параметрах, оказываются равными средним значениям прочностных характеристик объема изделия, т.е. получают изделие, равнопрочное во всех сечениях. 1603863 щих напряжения. термообработку ведут при 2050 — 2100 С перемещением через зону напряжений нагревателя шириной 0,2 — 0,4 ширины зоны с деформирующим усилием, равным 1,0 — 1,3 предела текучести монокристалла. Формула изобретения Способ обработки изделий из монокристаллов корунда путем их термообработки в защитной атмосфере. отличающийся тем, что, с целью повышения прочности изделий для медицинских имплантантов за счет локального упрочнения зон, содержаТолщина на- Ширина упгревателя, рочненной мкм эоны, мкм Коэфф. трещи ностойкости объема иэделир, мН/м Усиление перемещения нагревателя, О Температура нагревателя, С Ширина зоны,содержащей напряжения, мкм 1200 2070 1,1 1,1 1,1 1,3 1,1 0,8 1,5 1,1 1,1 0,9 1,0 300 1100 1200 1200 1200 2500 400 1200 3,8 4,1 3,9 4,0 4,2 4.0 4,0 4,1 4,0 3,6 3,8 Коэфф, трещиностойкости зоны, содержащей концентраторы напряжений, 3/2 2,6 4,0 3,9 4,0 3,0 2,8 2.2 4,1 3.1 2.9 3,9 1603863 фб Составитель А.Серебряков Техред М.Моргентал КоРРек оР О.Густи Редактор Т.Куркова Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 559 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
