Титан губчастий, легований киснем

Титан губчастий, що містить кисень, залізо, хлор та азот, який відрізняється тим, що має на ступне співвідношення компонентів, мас. %: кисень 0,12-0,50 залізо 0,05-0,13 хлор 0,08-0,10 азот 0,02-0,03 титан решта. (19) (21) u201006171 (22) 21.05.2010 (24) 10.11.2010 (46) 10.11.2010, Бюл.№ 21, 2010 р. (72) ДАВИДОВ СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, ОВЧИННИКОВ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ, ШВАРЦМАН ЛЕОНІД ЯКОВИЧ, ШЕВЧЕНКО ВОЛОДИМИР ГРИГОРОВИЧ, ФЕОФАНОВ КОСТЯНТИН ЛЬВОВИЧ, ДРОЗДЕНКО ВІКТОР АНТОНОВИЧ, ЯЦЕНКО ОЛЕКСІЙ ПАВЛОВИЧ, ЩЕРБАНЬ РУСЛАН АНАТОЛЬОВИЧ (73) ДАВИДОВ СЕРГІЙ ІВАНОВИЧ, ОВЧИННИКОВ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ, ШВАРЦМАН 3 54498 до токсичних (дуже небезпечних) речовин 2 класу небезпеки ГОСТ 12.1.005-76. Висока токсичність ванадію й ванадійвмістних сплавів відзначена й такими споживачами як, наприклад, медична й стоматологічна техніка (особливо - імплантанти). Так, якщо титан застосовується для виготовлення імплантантів (інертним, сумісним), тоді як ванадій віднесений до токсичних, несумісних матеріалів.[4, 5]. Найбільш близьким до заявленого рішення, який прийнятий за прототип, є титан губчатий ТГ150 з підвищеним вмістом домішок [ДСТУ 3079-95 (ГОСТ 17746-96)]. Запропонований у роботі [3] метод, забезпечує додаткове введенням кисню за рахунок розшихтовки вихідного титану губчастого з низьким змістом кисню, титаном губчастим з високим змістом кисню й інших домішок. Недоліком цього варіанта є нестабільність хімічного складу шматків титану губчатого з підвищеним вмістом кисню, що не дозволяє виплавляти злитки із заданим гарантованим вмістом кисню. Дефектні шматки містять погано розчинні включення типу нітридів, інтерметалідів, наявність яких є показником браку для злитка. Крім того, максимальний вміст кисню не може перевищувати 0,10 %, тобто його вмісту в титані губчастому марки ТГ-150. Завданням корисної моделі, що заявляється, є створення титану губчастого легованого киснем, який не містить помітних кількостей домішкових елементів та їх сполук, а також ванадію. Склад титану губчастого повинен забезпечувати вміст кисню в титанових сплавах до 0,4 %, що має місце в промислових сплавах типу grade4 [6] з виключенням необхідності додаткової підготовки шихти перед плавкою. Поставлене завдання досягається тим, що титан губчастий, що містить кисень, залізо, хлор та азот має наступне співвідношення компонентів, мас. % : кисень - 0,12... 0,5 %, залізо - 0,05...0,13, хлор -0,08...0,1, азот - 0,02...0,03, титан - решта. Нижній рівень вмісту кисню прийнятий виходячи з мінімального рівня вмісту кисню в технічному титані, що випускається відповідно до ГОСТ, а максимального - виходячи зі вмісту кисню в спла 4 вах технічного титану випуску згідно стандартів, що діють на світовому ринку (КНР, Англія, Франція й ін.). Рівень домішок встановлено виходячи з даних про припустимий вміст кожного з елементів у злитках технічного титану (ГОСТ 19807-91) і стандартів закордонних виробників. Ванадій зі складу виключений. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей - розроблено титан губчастий легований киснем при використанні якого отримані сплави не потребують додаткового легування, містять менше домішок та мають підвищені характеристики міцності. Титан губчастий отримували наступний чином: в апарат магнієтермічного одержання титану губчатого під час подачі тетрахлориду титану вводили газоподібну суміш кисню й аргону. Кількість кисню приймали виходячи із заданого рівня вмісту його в одержуваному титані губчастому. По мірі протікання процесу одержання титану губчастого кисень розчиняється в ньому рівномірно без утворення тугоплавких включень. Процес вакуумної сепарації здійснюється відомим способом. Після охолодження апарата вакуумної сепарації блок губчастого титану обробляється й готується до плавки (дробиться або подається на плавку цілком). Для одержання порівняльних характеристик виплавляли злитки з використанням титану губчастого, легованого по прототипу ванадієм і киснем і злитки з використанням титану губчастого, легованого киснем до рівня 0,01 й 0,6 %. Дані вивчення властивостей виплавлених злитків наведені в таблиці. Злитки, отримані з титану що заявляється, відрізнялися підвищеними характеристиками міцності й відсутністю сторонніх включень. В той же час при вмісті кисню більш 0,50 % (сплав № 5 вміст кисню 0,6 %) відзначено суттєве зниження відносного подовження та відносного звуження без суттєвого підвищення міцності. Це можливо пояснити завдяки утворення в структурі титану сполук с киснем в наслідок перевищення межи розчинності кисню в титані. Таблиця Властивості дослідних злитків Назва сплаву Сплав на основі ТГ 130 (ГОСТ 1980791,ОСТ 1 9207-91) Дослідний сплав № 1 Дослідний сплав № 2 Дослідний сплав № 3 Дослідний сплав № 4 Дослідний сплав № 5 Вміст кисню в, МПа 0,2 МПа ,% ,% НВ 0,20 345 290 22 50 110 0,1 0,12 0,35 0,5 0,6 305 320 450 610 570 245 252 390 520 500 26 23 14 8 5 48 42 33 18 10 95 100 Література 1. Глазова В.В. Легирование титана / В.В. Глазова. -М.:Металлургия,-1966.- 193 с. 2. Пат 2106418 Росия МПК6 С22В34/12, Способ получения губчатого титана, легированного кислородом [Электронный ресурс] / Гулякін О.І., 190 210 Носков Н.А., Бушмакин В.А., Фирстов Г.А., Рымкевич Д.А., Шаламов А.В., Трубин А.Н., Пузаков И.Ю., Бондарев Э.И.; заявл. 18.06.1996; опубл. 10.03.1998; Бюл. № 7. 3. О качестве губчатого титана и полуфабрикатов и титановых сплавов / А.Д. Чучурюкин, А.Н. 5 54498 Трубин, В.А. Фролов II «Цветные металлы».-1991.№ 12.-С.24-25. 4. Применение титана и материалов на его основе в медицине / А.А Ильин и соавторы // В сб. Ti-2006. Тр. Междунар. конференции, Россия, Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 6 Суздаль.-2006 .- Изд-во «Наукова думка», Киев.2006.-С. 324-328. 5. Проспект «Top Quality Biomedical Materials from Leader in Metallic Biomaterials'Teledyne Allvac/Vasco. Monroe, N.C.USA.1993 6. ASTM в 299-01. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601