Cx-XВплив ультразвукової ударної обробки в різних середовищах на механічні властивості титанового сплаву ВТ6М. О. Васильєв, Г. І. Прокопенко, В. С. Філатова, Л. Ф. ЯценкоІнститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, 03680, МСП, Київ-142, УкраїнаФункціональна надійність медичних імплантатів і конструкцій, які застосовуються в ортопедії, травматології, стоматології та інших областях медицини, перш за все залежить від комплексу механічних властивостей об’єму та поверхні, які проявляються в умовах їх роботи в живому організмі і дією їх на навколишні тканини. Тому пошук оптимального відношення характеристик міцності, які мають (α+β) титанові сплави з максимальною біологічною сумісністю є однією з важливих проблем в медицині. З метою підвищення механічних властивостей титанових сплавів застосовують методи інтенсивної пластичної деформації, які призводять до формування субмікрокристалічного і наноструктурного стану, що сприяє покращенню характеристик міцності. Ультразвукова ударна обробка (УЗУО) призводить до структурно-фазових змін, зміцненню поверхні та приповерхневих шарів. При дії УЗУО відбувається перерозподіл структури металу на певну глибину, утворюючи при цьому мікро- і наноструктури. В даній роботі вивчався вплив ультразвукової ударної обробки в різних середовищах на механічні характеристики (мікротвердість) титанового сплаву ВТ6. Для деформаційного зміцнення поверхні титанового сплаву ВТ6 використовувалася ультразвукова установка [1], яка складалася з ультразвукового генератора частотою 21 кГц та потужністю 0,6 кВт, послідовно з’єднаних перетворювача і трансформатора коливальної швидкості, на кінці якого встановлена ударна головка, яка містить один циліндричний бойок діаметром 5 мм і довжиною 18 мм. УЗУО поверхні зразків проводили при кімнатній температурі в наступних середовищах: повітря, рідкий азот та інертні середовища (аргон і гелій). Енергія удару складала 6 мДж, сила удару – 200 Н, тривалість обробки змінювалася від 50 до 150 с, амплітуда ультразвукових коливань – 25 і 40 мкм. Енергія ударного імпульсу оцінювалася за формулою:, (1) де m – маса бойка, υ – швидкість бойка, що дорівнює середній коливальній швидкості торця концентратора в момент їх торкання , де f і ξ – частота та амплітуда коливань торця концентратора. Мікротвердість поверхні зразків сплаву ВТ6 вимірювалася на приладі ПМТ-3М при навантаженні 100 г. Кінетика зміни мікротвердості HV в залежності від часу обробки та середовища при амплітудах різних коливань наведено в таблиці 1. Мікротвердість поверхні сплаву ВТ6 без обробки становить 290 кг/мм2. Таким чином, максимальний ефект збільшення мікротвердості (~ 3 рази) в результаті дії УЗУО виявлено в середовищі рідкого азоту при амплітуді 40 мкм та тривалості 60 с.ТАБЛИЦЯ 1. Мікротвердість HV (кг/мм2) титанового сплаву ВТ6 після ультразвукової ударної обробки в різних середовищах і тривалості обробки. ^ Середовище обробки Амплітуда 25 мкм, тривалість обробки Амплітуда 40 мкм, тривалість обробки 50 с 60 с 100 с 120 с 150с 50 с 60 с 100 с 120 с 150 с Повітря 651 685 ^ Рідкий азот 733 763 524 980 619 585 Гелій 527 716 672 733 760 968 Аргон 929 1. Г. І. Прокопенко, М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, Г. І. Кузьміч, В. І. Чорний, О. Ф. Луговський, Ультразвукова установка для зміцнення та наноструктуризації металевих поверхонь, Патент України на корисну модель № 9175, Бюл. №9 від 15.09.2005.