Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya

Расширенный поиск

Особенности получения спеченных электродов состава Ti–Ti3P–CaO и их применение в технологии импульсной электроискровой обработки титана

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-10-25

Полный текст:

Аннотация

Исследовано влияние механической обработки на структуру и фазовый состав порошковых смесей Ti–10%Ca3(PO4)2. По технологии прессования и вакуумного спекания получены керамические электродные материалы Ti–Ti3P–CaO с высокой однородностью компонентов и остаточной пористостью 5–7 %. Изучена эрозионная способность спеченного металлокерамического электрода Ti–Ti3P–CaO при импульсной электроискровой обработке титановых подложек и проведено сравнение с электродами TiC0,5–Ti3POx–CaO, изготовленными методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Покрытия, полученные при использовании электродов Ti–Ti3P–CaO и TiC0,5–Ti3POx–CaO, характеризовались высокой сплошностью, толщиной до 20 мкм, микротвердостью до 3,6 ГПа, шероховатостью 3,3–4,6 мкм, наличием и равномерным распределением биоактивных элементов кальция и фосфора.

Об авторах

П. А. Логинов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Россия

канд. техн. наук, мл. науч. сотр. Научно-учебного центра (НУЦ) СВС МИСиС–ИСМАН (119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4). Тел.: (499) 237-53-36



Е. А. Левашов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Россия

докт. техн. наук., проф., акад. РАЕН, зав. кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий МИСиС, директор НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН. Тел.: (495) 638-45-00



А. Ю. Потанин
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Россия
канд. техн. наук, мл. науч. сотр. НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН. Тел.: (499) 237-53-36


А. Е. Кудряшов
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Россия
канд. техн. наук, вед. науч. сотр. НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН. Тел./факс: (495) 955-00-26


О. С. Манакова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Россия
инженер НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН. Тел.: (495) 638-44-42


Н. В. Швындина
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Россия
вед. инженер НУЦ СВС МИСиС–ИСМАН. Тел.: (495) 638-44-42


И. В. Сухорукова
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. Москва
Россия

инженер науч.-иссл. лаборатории неорганических наноматериалов МИСиС. Тел.: (495) 638-44-47.



Список литературы

1. Arahira T., Maruta M., Matsuya S., Todo M. Development and characterization of a novel porous β-TCP scaffold with a three-dimensional PLLA network structure for use in bone tissue engineering. Mater. Lett. 2015. Vol. 152. P. 148—150.

2. Shavandi A., Bekhit A.E.A., Sun Z., Ali A., Gould M. A novel squid pen chitosan/hydroxyapatite/β-tricalcium phosphate composite for bone tissue engineering. Mater. Sci. Eng. C. 2015. Vol. 55. P. 373—383.

3. Puvaneswary S., Talebian S., Raghavendran H.B., Murali M.R., Mehrali M., Afifi A.M., Kasim N.H.B.A., Kamarul T. Fabrication and in vitro biological activity of βTCP-Chitosan- Fucoidan composite for bone tissue engineering. Carbohyd. Polym. 2015. Vol. 134. P. 799—807.

4. Meyers M.A., Chen P.-Y., Lin A.Y.-M., Seki Y. Biological materials: Structure and mechanical properties. Prog. Mater. Sci. 2008. Vol. 53. Iss. 1. P. 1—206.

5. Kannan S., Rocha J.H.G., Ventura J.M.G., Lemos A.F., Ferreira J.M.F. Effect of Ca/P ratio of precursors on the formation of different calcium apatitic ceramics — An X-ray diffraction study. Scr. Mater. 2005. Vol. 53. Iss. 11. P. 1259—1262.

6. Legeros R.Z., Lin S., Rohanizadeh R., Mijares D., Legeros J.P. Biphasic calcium phosphate bioceramics: Preparation, properties and applications. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 2003. Vol. 14. Iss. 3. P. 201—209.

7. Bouslama N., Ben Ayed F., Bouaziz J. Effect of fluorapatite additive on densification and mechanical properties of tricalcium phosphate. J. Mechan. Behav. Biomed. Mater. 2010. Vol. 3. Iss. 1. P. 2—13.

8. Leon B., Jansen J.A. Thin calcium phosphate coatings for medical implants. N.Y.: Springer, 2009.

9. Zheng X., Huang M., Ding C. Bond strength of plasmasprayed hydroxyapatite/Ti composite coatings. Biomaterials. 2000. Vol. 21. P. 841—849.

10. Chu P.K., Chen J.Y., Wang L.P., Huang N. Plasma-surface modification of biomaterials. Mater. Sci. Eng. R. 2002. Vol. 36. P. 143—206.

11. Probst J., Gbureck U., Thull R. Binary nitride and oxynitride PVD coatings on titanium for biomedical applications. Surf. Coat. Technol. 2001. Vol. 148. P. 226—233.

12. Liu C., Bi Q., Matthews A. Tribological and electrochemical performance of PVD TiN coatings on the femoral head of Ti—6Al—4V artificial hip joints. Surf. Coat. Technol. 2003. Vol. 163—164. P. 597—604.

13. Podchernyaeva I.A., Panasyuk A.D., Yurechko D.V., Talash V.N. Spark-deposited coatings on magnesium alloys. Powder Metall. and Metal Ceram. 2010. Vol. 49. Iss. 1—2. P. 55—60.

14. Panteleenko F.I., Sarantsev V.V., Stolin A.M., Bazhin P.M., Azarenko E.L. Formation of composite coatings based on titanium carbide via electrospark alloying. Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2011. Vol. 47. Iss. 4. P. 328—337.

15. Mukha I.M., Verkhoturov A.D., Shcherbakova L.I. Effect of electrode (tool) material density on the electric-spark alloying process. Soviet Powder Metall. and Metal Ceram. 1981. Vol. 20 (7). P. 486—488.

16. Verkhoturov A.D., Koval’chenko M.S., Podchernyaeva I.A. Effect of structure of titanium diboride on the conditions of formation of coatings in the electric-spark alloying of steel. Soviet Powder Metall. and Metal Ceram. 1983. Vol. 22 (8). P. 626—629.

17. Ablesimov N.E., Verkhoturov A.D., Pyagin S.A. On energetic criterion of metal erosion resistance. Poroshk. Metall. 1998. Vol. 1—2. P. 111—116.

18. Parkansky N., Beilis I.I., Boxman R.L., Goldsmith S., Rosenberg Yu. Anode mass loss during pulsed air arc deposition. Surf. Coat. Technol. 1998. Vol. 108—109. P. 253—256.

19. Chang-bin T., Dao-xin L., Zhan W., Yang G. Electro-spark alloying using graphite electrode on titanium alloy surface for biomedical applications. Appl. Surf. Sci. 2011. Vol. 257. Iss. 15. P. 6364—6371.

20. Potanin A.Y., Levashov E.A., Pogozhev Y.S., Shvindina N.V., Kovalev D.Y. The features of combustion and structure formation of ceramic materials in the TiC0,5—Ti3POx—CaO system. Ceram. Int. 2015. Vol. 41. Iss. 6. P. 8177—8185.

21. Levashov E.A., Kudryashov A.E., Pogozhev Yu.S., Vakaev P.V., Zamulaeva E.I., Sviridova T.A. Specific features of formation of nanostructured electrospark protective coatings on the OT4-1 titanium alloy with the use of electrode materials of the TiC—Ti3AlC2 system disperse-strengthened by nanoparticles. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2007. Vol. 48. No. 5. P. 368—378.

22. Levashov E.A., Vakaev P.V., Zamulaeva E.I., Kudryashov A.E., Pogozhev Yu.S., Shtansky D.V., Voevodin A.A., Sanz A. Nanoparticle dispersion-strengthened coatings and electrode materials for electrospark deposition. Thin Solid Films. 2006. Vol. 515. P. 1161—1165.

23. Bae J., Ida Y., Sekine K., Kawano F., Hamada K. Effects of high-energy ball-milling on injectability and strength of β-tricalcium-phosphate cement. J. Mechan. Behav. Biomed. Mater. 2015. Vol. 47. P. 77—86.

24. Zheng M., Gu M., Jin Y., Jin G. Preparation, structure and properties of TiO2—PVP hybrid films. Mater. Sci. Eng. B. 2000. Vol. 77. Iss. 1. P. 55—59.

25. Permpoon S., Houmard M., Riassetto D., Rapenne L., Berthomé G., Baroux B., Joud J.C., Langlet M. Natural and persistent superhydrophilicity of SiO2/TiO2 and TiO2/SiO2 bi-layer films. Thin Solid Films. 2008. Vol. 516. P. 957—966.

26. Cancarevic M., Zinkevich M., Aldinger F. Thermodynamic description of the Ti—O system using the associate model for the liquid phase. Calphad. 2007. Vol. 31. Iss. 3. P. 330—342.

27. Nasiri-Tabrizi B., Fahami A. Production of poorly crystalline tricalcium phosphate nanopowders using different mechanochemical reactions. J. Ind. Eng. Chem. Vol. 20. Iss. 4. P. 1236—1242.

28. Kolmas J., Kaflak A., Zima A., Ślósarczyk A. Alpha-tricalcium phosphate synthesized by two different routes: Structural and spectroscopic characterization. Ceram. Int. 2015. Vol. 41. Iss. 4. P. 5727—5733.

29. Suryanarayana C. Mechanical alloying and milling. Prog. Mater. Sci. 2001. Vol. 46. Iss. 1—2. P. 1—184.

30. Gilman P.S., Benjamin J.S. Mechanical alloying. Annu. Rev. Mater. Res. 1983. Vol. 13. P. 279—300.

31. Kobyakov V.P., Kovalev D.Yu. Phase constitution of the combustion products of thermite mixtures modified by titanium oxide. Combust. Explos. Shock Waves. 2007. Vol. 43. No. 6. P. 674—681.

32. Zamulaeva E.I., Levashov E.A., Sviridova T.A., Shvyndina N.V., Petrzhik M.I. Pulsed electrospark deposition of MAX phase Cr2AlC based coatings on titanium alloy. Surf. Coat. Technol. 2013. Vol. 235. P. 454—460.

33. Brandes E.A., Brook G.B. Smithells metals reference book. 8-th ed. Amsterdam: Elsevier, 2004.

34. Zadra M., Casari F., Girardini L., Molinari A. Microstructure and mechanical properties of cp-titanium produced by spark plasma sintering. Powder Metall. 2008. Vol. 51. Iss. 1. P. 59—65.

35. Todaka Y., Umemoto M., Yamazaki A., Sasaki J., Tsuchiya K. Effect of strain path in high-pressure torsion process on hardening in commercial purity titanium. Mater. Trans. 2008. Vol. 49. Iss. 1. P. 47—53.


Для цитирования:


Логинов П.А., Левашов Е.А., Потанин А.Ю., Кудряшов А.Е., Манакова О.С., Швындина Н.В., Сухорукова И.В. Особенности получения спеченных электродов состава Ti–Ti3P–CaO и их применение в технологии импульсной электроискровой обработки титана. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya. 2015;(4):45-58. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-10-25

For citation:


Loginov P.A., Levashov E.A., Potanin A.Y., Kudryashov A.E., Manakova O.S., Shvyndina N.V., Sukhorukov I.V. Peculiarities of formation of sintered electrodes of the Ti–Ti3P–CaO composition and their application in technology of pulsed electric-discharge machining of titanium. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings). 2015;(4):45-58. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2015-4-10-25

Просмотров: 313


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)