Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию сплавов на основе титана, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала при производстве медицинских изделий и в конструкциях химического и нефтехимического машиностроения. Предложен сплав на основе титана, содержащий железо, азот и кислород, который дополнительно содержит молибден, при следующем соотношении компонентов, мас. %: Fe 0,6-1,0, Мо 0,3-0,6, О 0,3-0,4, N 0,04-0,05, Ti остальное, и изделие, выполненное из него. Техническим результатом изобретения является создание сплава, имеющего высокие прочностные свойства, при сохранении пластичности, ударной вязкости и биологической инертности. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию сплавов на основе титана, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала при производстве медицинских изделий и в конструкциях химического и нефтехимического машиностроения.

Известен сплав на основе титана, предназначенный для изготовления поковок, штамповок и толстолистовых заготовок авиационной и судостроительной промышленности, следующего химического состава, мас.%: Fe 0,1 - 0,28 N 0,005 - 0,04 Al 5,0 - 6,8 V 3,5 - 4,5 Cr 0,01 - 0,15 Mn 0,01 - 0,15 Сu 0,01 - 0,15 Ni 0,01 - 0,15 Zr 0,01 - 0,3
Si 0,01 - 0,11
С 0,01 - 0,09
Ti остальное /1/
Недостатками сплава являются низкая пластичность, не позволяющая получать тонкий прокат и проволоку малых диаметров и высокая токсичность его за счет введения ванадия, не позволяющая изготавливать целый ряд медицинских имплантатов.

Известен, также, сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:
Fe 0,1-0,8
О, N и Fe связаны соотношением
0,35-1,0=(О)+2,77(N)+0,l(Fe)
Ti остальное /2/
Сплав имеет недостаточную коррозионной стойкость, в том числе и в биологических средах.

Строительные конструкции (фермы, кровля и т.п.); болты и гайки из этого сплава имеют ограниченный срок службы при воздействии коррозионных сред.

Наиболее близким аналогом по составу и назначению, взятым за прототип, является сплав следующего химического состава, мас.%:
Fe < 0,5
О < 0,4
N ≤ 0,05
С ≤ 0,08
Н ≤ 0,015 /3/
Недостатком сплава являются его низкие прочностные свойства. Полуфабрикаты и детали из известного сплава, в частности, стоматологические имплантаты; короба и трубопроводы не обладают достаточной прочностью, долговечностью и надежностью.

Технической задачей изобретения является создание сплава, имеющего высокие прочностные свойства, при сохранении уровня пластических и ударных свойств и биологической инертности.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагается сплав на основе титана, содержащий железо, азот и кислород, который дополнительно содержит молибден, при следующем соотношении компонентов, маc.%:
Fe 0,6-1,0
О 0,3-0,4
N 0,04-0,05
Мо 0,3-0,6
Ti остальное и изделие, выполненное из него.

Введение Мо в сплав на основе титана, при заявленном соотношении компонентов, обеспечивает высокие прочностные свойства при сохранении пластичности, ударной вязкости и биологической инертности.

Сплав предназначен для изготовления имплантатов и других медицинских изделий; крепежа, строительных конструкций (кровля, трубы, фермы и т.д.).

Примеры конкретного осуществления.

Методом вакуумно-дуговой плавки получены слитки данного сплава массой 10 кг. После ковки, горячей прокатки и механической обработки получены прутки и листовые заготовки. После термической обработки в электрических печах на образцах сплавов предлагаемых составов были определены механические свойства, которые приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что предлагаемый сплав имеет прочностные свойства на 50-75% и пластические свойства на 20-40% выше по сравнению с прототипом, при сохранении ударной вязкости. Кроме того, в соответствии с таблицей 2 предлагаемый сплав на 10% меньше взаимодействует с физиологическим раствором.

Применение предлагаемого сплава позволит повысить как конструкционную надежность изготовляемых деталей, так и их биологическую инертность применению к изделиям медицинского назначения.

Литература
1. Патент RU 2086695.

2. Патент US 4886559.

3. ASTM Standart B348, pp. 210-213.

Формула изобретения

1. Сплав на основе титана, содержащий железо, азот и кислород, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Fe 0,6-1,0

Мо 0,3-0,6

О 0,3-0,4

N 0,04-0,05

Ti Остальное

2. Изделие из сплава на основе титана, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.

РИСУНКИ

Рисунок 1