Разработка наноструктурных титановых материалов для медицины (α, псевдо-
Формирование в биомедицинских титановых сплавах наноструктурного (НС) состояния позволяет значительно увеличить механические характеристики (прочность, пластичность, усталостная прочность), сохранить относительно низкий модуль упругости (для бета-
Наноструктурирование титановых сплавов для авиа-
Создание регламентированной ультрамелкозернистой структуры в двухфазных титановых сплавах позволяет увеличить прочность и сопротивление усталости не менее чем на 40%, что увеличивает эксплуатационный ресурс изделий из них не менее чем в 2 раза [3,4]. Уменьшение размера зерен/фаз менее 1 мкм приводит также к повышению таких служебных свойств, как износостойкость, длительная прочность при эксплуатационных температурах [5]. Низкотемпературная и/или высокоскоростная сверхпластичность является технологически эффективной для высокоточного формообразования изделий, имеющих сложный профиль [3,6].
Свойства различных наноструктурных титановых сплавов:
Наименованиясплавов |
Прутки (длиной 0,5- |
Пластины шириной 10- толщиной 2- |
E,ГПа |
Условный предел текучести 0,2, МПа |
Предел прочности на растяжение, МПа |
Относительное удлинение, % |
Усталостная прочность, s— (в случае прутков) |
Ti Grade 4 | 6 3 |
— — |
105 | 1260 1300 |
1300 1350 |
10 12 |
630 — |
Ti- |
20 | + | 115 | 1480 | 1510 | 10 | 740 |
Ti- |
12 6 |
+ | 110 | 1400 1520 |
1440 1590 |
8 7 |
680 — |
Ti- |
12 5 |
+ | 85 100 |
1460 1530 |
1480 1570 |
10 10 |
640 710 |

Изделия из наноструктурных титановых сплавов для авиационной промышленности
Сравнение микроструктуры и свойств обычных (крупнозернистых) и наноструктурных титановых сплавов
Формирование ультрамелкозернистой структуры в сплаве Ti-

Исходный пруток из сплава Ti-
Новый технологический способ получения изделий сложной формы из наноструктурных титановых сплавов
Традиционная изотермическая объемная штамповка
Новый способ изотермическойштамповки наноструктурных сплавов
• Предел прочности повышается в 1,5 раза;
• Предел усталостной выносливости повышается на 30 %;
• Высокая технологическая пластичностьпри температурах ниже на 200…300°С,чем у традиционных титановых сплавов





Опытные импланты из наноструктурных титановых материалов с усовершенствованной конструкцией и повышенной функциональностью


Использование наноструктурного
технически чистого титана
для восстановления функции позвоночника






Имплантаты-
Зубные имплантаты улучшенной конструкции:
Слева-
(новый имплантат из нано-
Справа —
(стандартный имплантат) 3,5 мм
Компания Timplant, Чешская Республика
Основные публикации:
1. Валиев Р.З., Семенова И.П., Латыш В.В. и др. Наноструктурный титан для биомедицинских применений: новые разработки и перспективы коммерциализации. Российские нанотехнологии (2008), Т.3, № 9–10, с. 80-
2. Serra, G., Morais, L., Elias, C.N., Semenova, I.P., Valiev, R., Salimgareeva, G., Pithon, M., Lacerda, R. Nanostructured severe plastic deformation processed titanium for orthodontic mini-
3. Семенова И.П., Рааб Г.И., Валиев Р.З. Наноструктурные титановые сплавы: новые разработки и перспективы применения, Российские нанотехнологии (2014) том 9, № 5-
4. Alexander V. Polyakov, Irina P. Semenova, Yi Huang, Ruslan Z. Valiev and Terence G. Langdon, Fatigue life and failure characteristics of an ultrafne-
5. Semenova I.P., Raab G.I., Golubovskiy E.R., Valiev R.R. Service properties of ultrafine-
6. Semenova I.P., Raab G.I., Polyakova V.V., Izmailova N.F., Pavlinich S.P., Valiev R.Z. Ultrafine-