
Ученые из Уральского федерального университета (УрФУ), а также РАН и Томского политехнического университета (ТПУ) провели всестороннее изучение новых титановых сплавов, оценив их механические свойства. Им удалось выявить ряд преимуществ, которыми полученные соединения обладают по сравнению с традиционными материалами на основе титана, используемыми, например, в медицине.
Изучались два типа титановых сплавов: TNZ (с ниобием и цирконием) и TNZTS (с ниобием, цирконием, танталом и оловом). Их подвергали одноосному прессованию и многопроходной прокатке. В результате в сплавах образовались мелкозернистые структуры, которые повысили твердость и прочность материала, при этом снизилась его пластичность и модуль Юнга, что очень важно для использования титановых компонентов в медицине, например, при протезировании. Модуль Юнга характеризует способность материала деформироваться при приложении силы.
Чем меньше отношение модуля Юнга имплантата и кости, тем ниже вероятность разрушения биологической ткани и некроза. Кроме того, полученные уникальные характеристики важны для некоторых элементов конструкций, используемых в оборонной и аэрокосмической промышленности.

Кроме того, удалось выяснить, что добавление в многокомпонентный сплав ниобия, циркония, тантала и олова повысили коррозийную стойкость материала. Это тоже важное свойство для применения в различных сферах — в той же медицине, где имплантат подвергается воздействию биологической среды. Кроме того, эти добавочные компоненты не так токсичны для организма, как более традиционные алюминий и ванадий, используемые при создании медицинских материалов.
Сочетание полученных свойств материала также привело к его большей устойчивости к усталостному разрушению. Это очень ценно при длительных повторяющихся нагрузках, например, в отдельных узлах машин и агрегатов, а также в суставах и других подвижных частях тела.
Авторы разработки отмечают, что перед внедрением таких сплавов в серийное производство необходимо провести их всестороннюю сертификацию и стандартизацию, более тщательно изучив поведение материала в различных средах и условиях.
Ранее мы рассказывали, как в России создали титановые сплавы с удивительными свойствами.