МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (маи)

Кафедра «Материаловедение и технология обработки материалов»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Материаловедение и технологии современных и перспективных материалов»

на тему:

«Анализ процесса формирования структуры и свойств сплава ТН-10 при современных и перспективных методах получения и обработки материалов»

Группа: Т1О-105М-17 Выполнила: Николаева М.В. Проверила: Кусакина Ю.Н.

Москва 2018

Оглавление

Оглавление 1

Введение 2

1 Сведения о никелиде титана 3

2 Эффект памяти формы и его механизм 4

3 Анализ химического состава сплава на основе никелида титана 6

4 Влияние легирующих элементов в сплаве ТН-10 8

5 Технологические свойства сплава ТН-10 11

6 Область применения сплавов на основе никелида титана 14

7 Термическая обработка сплава ТН-10 16

Заключение 28

Список использованных источников 28

Введение

В настоящее время одной из ключевых задач материаловедения является создание новых конструкционных и функциональных материалов и технологий их получения, необходимых для обеспечения конкурентоспособности высокотехнологичных секторов экономики. Приоритетным направлением является разработка интеллектуальных материалов, в том числе с эффектом памяти формы (ЭПФ), к которым относятся сплавы на основе никелида титана.

В данной курсовой работе приведена история возникновения сплава никелида титана, описан механизм эффекта памяти формы никелида титана. Также в работе дается анализ химического состава сплава ТН-10 и приводится информация про легирование различными химическими элементами данного сплава. Рассмотрены технологические свойства, термическая обработка (ТО) и процессы, происходящие при ТО, сплава ТН-10.

1 Сведения о никелиде титана

Сплавы на основе никелида титана являются перспективным материалом для различных сфер применения: авиационнная, космическая и автомобильная техника, роботехника, гидравлика, тепловая сигнализация и медицина, так как они являются сплавами с эффектом памяти формы (ЭПФ), обладают сверхупругостью и биологически совместимостимы с тканями человеческого организма.

Уникальные свойства сплавов на основе никелида титана позволяют успешно применять их в медицине уже много лет в качестве материала для изготовления имплантатов и различных медицинских инструментов [1].

Историческая справка

Более 40 лет назад впервые для использования в клинической практике в различных направлениях медицины в России стал применяться новый класс биосовместимых материалов – суперэластичные сплавы с памятью формы. В Сибири были развернуты широкомасштабные исследования по внедрению в медицине нового поколения материалов. Сотни исследователей объединились общей идеей создания для здравоохранения нового уровня техники и технологий на основе свойств новых материалов и изготовленных из них имплантатов. Были разработаны сотни имплантатов, аппаратов и эффективных технологий.

В основе такого «бума» лежало открытие явления гистерезисного запаздывания биологических тканей, которое впервые было сделано В.Э. Гюнтером. Представления о гистерезисном поведении биологических систем и тканей поставили проблему биосовместимости материалов и тканей на новый уровень. Биомеханическое гистерезисное поведение тканей предъявляет и особенные требования гистерезисного поведения для любых имплантатов и имплантируемых в организм материалов. Понимание фундаментальных основ природы запаздывающих явлений позволило создать новый класс материалов и имплантатов, гармонично функционирующих с тканями организма. С помощью новых имплантатов можно было не только стабилизироваь работу органа, но и создавать условия для длительного функционирования в заданном режиме.

Основу для создания нового поколения медицинских материалов составими никелид титана и его сплавы. За довольно короткий промежуток времени удалось разработать материалы с физико-механическими свойствами, близкими к тканям организма [2].

Одним из базовых сплавов, разработанных для медицины в НИИ медицинских материалов (г. Томск), является сплав на основе никелида титана ТН-10, состав которого представляет собой сложную систему, в которую входят не только титан и никель, но и Мо, Fе, Со, Cu, Аl [3].

Сплав ТН-10 отвечает многим медико-техническим требованиям в различном интервале температур и, кроме того, характеризуется оптимальным сочетанием удельного веса, прочности и пластичности, износо- и циклостойкости, значительным сопротивлением усталости, особенно в сверхэластичном состоянии [4].