Обзор методов модификации поверхности титановых сплавов в современной материаловедческой науке: комплексный анализ

Титановые сплавы отличаются выдающейся биосовместимостью, высокой удельной прочностью, превосходной коррозионной стойкостью и стабильными эксплуатационными характеристиками при высоких и низких температурах. Благодаря этим свойствам они имеют большое значение для множества отраслей, включая биомедицину, судостроение, аэрокосмическую промышленность и повседневную жизнь. В зависимости от фазового состава сплавы можно в целом разделить на α-титановые и β-титановые сплавы, обладающие уникальными свойствами, определяемыми соответствующими фазами. Гексагональная плотноупакованная структура α-титановых сплавов характеризуется превосходной стойкостью к ползучести при высоких температурах, но ограниченной пластичностью. Напротив, объемно-центрированная кубическая структура β-титановых сплавов обеспечивает улучшенное скольжение и более высокую пластичность. Для оптимизации этих сплавов применительно к конкретным промышленным задачам часто требуется упрочнение, позволяющее удовлетворить разнообразным требованиям окружающей среды и условий эксплуатации. В настоящем исследовании рассматривается и обсуждается влияние различных методов обработки на микроструктуру и свойства титановых сплавов. В статье систематически анализируется воздействие механической обработки, дробеструйного упрочнения и методов поверхностной термической обработки, включая поверхностную закалку, цементацию и азотирование, на структуру и свойства титановых сплавов. Исследование организовано по трем категориям в зависимости от методов обработки и воздействия: традиционная термическая обработка, химико-термическая обработка и механическая обработка. Результаты многочисленных исследований показывают, что поверхностная обработка может значительно повышать твердость и трибологические свойства титановых сплавов. В настоящее время одного метода обработки часто бывает недостаточно. Поэтому ожидается, что в будущем будут шире применяться комбинированные методы, сочетающие несколько технологий обработки. Авторы представляют обзор методов модификации титановых сплавов, разработанных в последние годы, с целью содействия и стимулирования дальнейших исследований в этой области.