Сырье. Металлургия

Технология производства диоксида титана из шлаков, полученных из титаномагнетита

Л.Г. Герасимова, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук», e-mail: l.gerasimova@ksc.ru

А.Г. Артеменков, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук», e-mail: a.artemenkov@ksc.ru

А.И. Николаев, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук», e-mail: a.nikolaev@ksc.ru

Е.С. Щукина (E.S. Shchukina), Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук», e-mail: e.shchukina@ksc.ru

Титановые шлаки – это синтетическое сырьё для получения диоксида титана и титановой губки. Количество титана в шлаках изменяется в пределах от 65 до 95% и зависит от исходного титансодержащего сырья и от технологии его металлургической переработки. Приведены результаты исследований по переработке титаномагнетита апатито-нефелиновых рудных месторождений, и проанализирована возможность их моделирования для титаномагнетита, сопровождающего перовскитовые руды.

Ключевые слова: титаномагнетит, титановые шлаки, восстановительная плавка, карботермия, разложение, термогидролиз.

Материаловедение

Влияние упрочняющей термической обработки на твердость титанового сплава ВТ6

С.В. Скворцова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: scvortsova@implants.ru

А.А. Орлов, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

В.С. Спектор, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.В. Заиров, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.А. Лиджиев, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Исследовано влияние упрочняющей термической обработки на твердость титанового сплава ВТ6. Определено влияние объёмной доли α-фазы на твёрдость образцов из сплава ВТ6 в зависимости от температуры нагрева под закалку. Установлена зависимость твёрдости образцов из сплава ВТ6 после старения от твёрдости образцов в закалённом состоянии.

Ключевые слова: титановый сплав, упрочняющая термическая обработка, твёрдость, объёмная доля α-фазы.

Исследование влияния термической обработки на структуру и свойства интерметаллидного сплава титана

М.С. Еремкина, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

И.Р. Асланян, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: as-irina@rambler.ru

Данная работа посвящена исследованию влияния термической обработки на структуру и свойства интерметаллидного сплава на основе TiAl. Исследованы механические свойства сплава (микротвердость и предел прочности). Показано, что для исследуемого интерметаллидного сплава необходимо понизить температуру отжига и время выдержки на первом этапе термической обработки.

Ключевые слова: интерметаллид титана, термическая обработка, микротвердость, прочность.

Прогнозирование прочностных свойств титановых сплавов при температурах эксплуатации в зависимости от химического состава

Ю.Б. Егорова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: egorova_mati@mail.ru

Л.В. Давыденко, ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет», e-mail: mami-davidenko@mail.ru

И.М. Мамонов, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: mamonovim@mati.ru

Приведены результаты исследований статистических зависимостей прочностных свойств листов и прутков из титановых сплавов (после стандартного отжига) от эквивалентов легирующих элементов и примесей по алюминию и молибдену при температурах 20–600°С. Проведено сопоставление рабочей температуры титановых сплавов в зависимости от их химического состава. На основе проведенных исследований обоснованы модели для оценки типичных значений предела прочности прутков и листов в зависимости от эквивалентов при различных температурах испытания. Построены прочностные диаграммы в координатах «эквивалент по алюминию – эквивалент по молибдену – предел прочности», которые позволяют провести прогнозирование предела прочности сплавов при различной температуре эксплуатации.

Ключевые слова: титановые сплавы, эквиваленты по алюминию и молибдену, прочностные свойства, температура испытания, статистические исследования, прогнозирование свойств.

Технологии производства

Исследование структуры пористых титановых покрытий ацетабулярных чаш эндопротезов тазобедренного сустава, полученных по различным технологиям

О.Н. Гвоздева, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: gon7133@mail.ru

Г.В. Гуртовая, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: galgur@mail.ru

Н.В. Ручина, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: n.ruchina@list.ru

М.Д. Тевс, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

В работе исследованы титановые пористые покрытия, сформированные методом спекания микросфер, диффузионной сваркой проволоки и прямым лазерным нанесением порошка. Проведено сравнение покрытий по открытой объёмной пористости, развитости и состоянию границы контакта «покрытие – основа» в зависимости от технологии их нанесения. Установлено, что покрытия, полученные спеканием и диффузионной сваркой, имеют открытую пористость в 40-50% и способны обеспечить хорошую остеоинтеграцию костных структур. Отмечено, что однослойное пористое покрытие, сформированное прямым лазерным нанесением порошка, уступает им по показателям качества, но имеет потенциал к усовершенствованию.

Ключевые слова: титановый сплав, объемная пористость, адгезионная прочность, пористое покрытие, граница контакта, структура.

Технические аспекты дегазации металлических порошков на новой термовакуумной установке

С.А. Осипов, ООО «ЦЭЛТ»

С.Ю. Кузнецов, ООО «ЦЭЛТ»

А.А. Александров, ООО «ЦЭЛТ»

А.В. Кульнев, ООО «ЦЭЛТ»

А.В. Александров, ЗАО «Межгосударственная ассоциация Титан», e-mail: isat91@gmail.com

В работе приведены результаты исследований эффективности бескамерной установки термовакуумной дегазации гранул и засыпки гранул в капсулы с виброуплотнением и герметизацией капсул.

Ключевые слова: металлические гранулы, порошок, термовакуумная дегазация гранул, засыпка гранул в капсулы, виброуплотнение, герметизация капсул.

Применение лазерных технологий при изготовлении конструкций из титановых сплавов

А.Г. Сухов, ЗАО «Региональный центр лазерных технологий», e-mail: suhov@ural-lazer.ru

С.М. Шанчуров, ЗАО «Региональный центр лазерных технологий», e-mail: ssm_2011@bk.ru

Рассмотрены технологии изготовления конструкций из титановых сплавов с применением лазерных резки и сварки. Разработанные технологии и оборудование нашли широкое применение как при изготовлении высокоточных крупногабаритных конструкций специального назначения, так и в других отраслях промышленности.

Ключевые слова: титановые сплавы, лазерная резка, лазерная сварка, сварные металлические конструкции.

Технологии обработки

Исследование влияния термической обработки на структуру и адгезионную прочность пористых титановых покрытий на имплантируемых медицинских изделиях

В.С. Спектор, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.Е. Иванов, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: alexey_24@list.ru

А.А. Скоблин, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.П. Нейман, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

К. Румянцев, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Исследовано влияние вакуумного отжига на структуру и свойства пористых покрытий из сплава ВТ1-0, нанесенных на чашу эндопротеза тазобедренного сустава из сплава ВТ6 разными методами. Определены доля физико-химического контакта на границе раздела «покрытие – основа» и адгезионная прочность покрытий.

Ключевые слова: титановые сплавы, пористое покрытие, аддитивные технологии, термическая обработка.

Формирование защитных покрытий на изделиях из титановых сплавов плазменной электролитической обработкой

В.К. Шаталов, ФГБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал, e-mail: vkshatalov@yandex.ru

Л.В. Лысенко, ФГБОУ ВО МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал, e-mail: baldprice@mail.ru

А.О. Штокал, АО «НПО Лавочкина», филиал в г. Калуге, e-mail: cuauthemoc1@yandex.ru

Е.В. Рыков, АО «НПО Лавочкина», филиал в г. Калуге, e-mail: rik@laspace.ru

На примере переходного вала представлены способы плазменной электролитической обработки отдельных поверхностей вне ванны. Эти способы позволяют обеспечить формирование оксидных покрытий на различных поверхностях крупногабаритных изделий.

Ключевые слова: оксидирование, крупногабаритные изделия, электролит, титановые сплавы.

Применение. Качество. Рынок

Влияние модифицирования поверхности на износостойкость головок эндопротезов тазобедренного сустава из титанового сплава Ti-6Al-4V до и после эксплуатации в организме человека

С.В. Скворцова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: scvortsova@implants.ru

А.А. Орлов, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

В.С. Спектор, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.В. Нейман, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

С.М. Сарычев, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

В работе изучено влияние термоводородной обработки и вакуумного ионно-плазменного азотирования на формирование объёмной и поверхностной структуры шаровых головок эндопротезов тазобедренного сустава из сплава Ti-6Al-4V. Установлено, что формирование объёмной субмикрокристаллической структуры в головке при термоводородной обработке позволяет достичь значений твёрдости 39–41 ед. HRC и шероховатости поверхности R_a=0,02 мкм. Показано, что создание на поверхности шаровой головки модифицированного слоя, содержащего ε (TiN), δ (Ti₂N) нитриды титана и твёрдый раствор внедрения азота в α-титане, позволяет полностью исключить её износ при испытании на трение по сверхвысокомолекулярному полиэтилену. Проведено изучение шаровой головки после эксплуатации в течение 12 лет в организме человека. Установлено, что изменение цвета головки со слабо золотистого после азотирования до металлического обусловлено формированием на поверхности оксинитридного наноразмерного слоя. Показано, что в отличие от оксидной плёнки, образующейся на титане, этот слой сохраняет не только высокую коррозионную стойкость и биосовместимость, но и высокую износостойкость.

Ключевые слова: титановый сплав, шаровая головка, эндопротез тазобедренного сустава, модифицированная поверхность, вакуумное ионно-плазменное азотирование, микротвердость, структура, крутящий момент, коэффициент трения, нитрид титана.

Организация системы научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок. развитие систем R&D

А.А. Цыпленков, ВШСИ, ФГАОУ МФТИ, ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА»,

А.А. Бородкин, ВШСИ, ФГАОУ МФТИ, Мoscow Boeing Design Center (MBDC)

В настоящей статье рассматриваются варианты развития систем НИОКР крупных предприятий и корпораций в ретроспективе, и предлагается вариант организации системы НИОКР с учетом требований современного рынка и возможностей предприятий с целью сокращения сроков внедрения перспективных решений и снижения затрат на освоение.

Ключевые слова: система НИОКР, управление инновациями, технологические инновации, научно-исследовательские разработки, R&D.

Анализ перспектив и проблем продвижения на рынок аддитивных технологий изготовления имплантируемых изделий из титановых сплавов

Ю.Н. Кусакина, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: YNKusakina@rambler.ru

Л.В. Федорова ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», fedorovalv@mati.ru

В работе рассматриваются рыночные перспективы применения аддитивных технологий при производстве имплантируемых изделий из титановых сплавов. Отмечено, что при наличии ограниченного, небольшого по объему рынка, и при явном конкурентном преимуществе, связанном с персонализацией имплантируемых изделий, выпущенных по аддитивной технологии, успех продвижения данных технологий на рынок определяется возможностями российских компаний производить порошки и оборудование для аддитивного производства, работающее на российском программном обеспечении и обладающее параметрами и характеристиками, соответствующими международным стандартам.

Ключевые слова: аддитивные технологии, титановые сплавы, продвижение на рынок, конкурентное преимущество, селективное лазерное спекание, порошки металлических материалов для аддитивного производства.