Page 17 - Реферат_Ткачук

15

оксинітридів на функціональні характеристики титанових сплавів медичного
призначення.
Нелінійні залежності фізико-хімічних характеристик потрійних сполук
титану з елементами втілення від їх складу дозволяють покращити властивості у
порівнянні з бінарними. Це пов’язано з нелінійною зміною параметрів
електронної структури потрійної сполуки та типу хімічного зв’язку між атомами
у ній залежно від складу. Оксинітриди титану мають значний потенціал для
біомедичних застосувань, оскільки поєднують корисні властивості нітридів
(твердість, зносостійкість) та оксидів (хімічна стабільність), володіють високими
медико-біологічними характеристиками. Змінюючи компонентний склад
оксинітридів, можна керувати їх властивостями. За складу, наближеного до
еквіатомного, оксинітриди титану мають максимальні значення фізико-хімічних
характеристик. Відтак, формування оксинітридів титану як функціональних
покриттів на титанових сплавах медичного призначення є перспективним
напрямом інженерії поверхні.
Нітрид тривкіший до окиснення, ніж титан, оскільки завдяки високій
міцності ковалентного зв'язку Ti–N знижується термодинамічна активність
титану до кисню, і нітрид діє для кисню як дифузійний бар'єр. Базуючись на
результатах вивчення кінетики окиснення азотованих зразків сплаву ВТ6 у
повітрі за температур 400, 500, 600, 700, 800 і 900°С, показано, що під час
окиснення в атмосфері повітря нітрид титану частково чи повністю
трансформується в оксид титану, що залежить від його товщини, стехіометрії, а
також температури та тривалості окиснення. Знижуючи температуру окиснення
і використовуючи розріджене кисневмісне газове середовище можна розтягнути
в часі трансформацію фаз внаслідок зниження активносі кисню та зменшення
його концентрації в активному середовищі та отримувати оксинітриди титану,
тобто формувати оксинітридні поверхневі шари.
Показано, що інженерія поверхні титанових сплавів медичного призначення
у контрольованому азоткисневмісному газовому середовищі дає можливість
формувати оксинітридні шари регламентованої морфології, складу з
відповідними характеристиками, обумовлюючи властивості модифікованої
поверхні.
Проаналізовано структурні особливості оксинітридного шару. Встановлено,
що оксинітрування титанового сплаву ВТ6 за температур 750 і 950 °С
призводить до формування модифікованого шару, який містить фази типу
δ-TiNx, а також α''-Ti (рис. 10 а) чи δ'-Ti2N (рис. 10 б). В обох випадках для фази
типу δ-TiNx характерним є наявність численних дефектів двійникування,
упаковки та дислокацій у площинах (110), що можна пояснити проникненням
кисню в кристалічну ґратку із заміщенням атомів азоту атомами кисню та
утворенням фази TiNxO1-x. Окрім цього, над шаром оксинітриду зафіксовано
тонкий шар оксиду титану в модифікації рутилу товщиною ~ 10 нм (750 °С) і ~
20 нм (950 °С). Під модифікованим шаром спостерігаються великі зерна α-Ti, але
і трапляються набагато менші кристаліти з характерним набором щільних
паралельних дефектів упаковки, які були ідентифіковані як фаза Ti3Al.