deformabilitatea biomaterialelor metalice · deformare produc deformaţiineomogene sub forma...
TRANSCRIPT
1
DEFORMABILITATEA
BIOMATERIALELOR METALICE
Prof.habil.dr.ing. Brânduşa GHIBAN
1
UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA DE ȘTIINȚA ȘI INGINERIA
MATERIALELOR
2
Biomaterialele
Un biomaterial este orice material sintetic care este utilizat
pentru a restabili sau înlocui funcţia unui ţesut şi care vine în
contact cu fluidele fiziologice în mod continuu sau intermitent.
Această definiţie exclude materialele utilizate pentru
realizarea instrumentelor chirurgicale sau dentare.
Un biomaterial trebuie să îndeplinească anumite condiţii:
să fie biocompatibil (să nu producă efecte nocive: toxice,
alergice, cancerigene asupra ţesuturilor vii);
să fie stabil biochimic (să nu sufere procese de degradare
în timp, în contact cu mediul fiziologic);
să aibă proprietăţi mecanice asemănătoare cu cele ale
ţesutului substituit, pentru a putea prelua în condiţii optime
funcţia mecanică a acestuia. Aceasta impune o anumită
rezistenţă la rupere, uzură, oboseală, forfecare, etc.
DUPĂ TIPUL DE
MATERIAL
Metale şi aliaje Înlocuiri ale articulaţiilor, plăci
pentru oase, şuruburi implantate,
implanturi dentare
Materiale Ceramice implanturi dentare,
implanturi de șold
Materiale Polimerice Suturi, vase de sânge, articulaţia
şoldului, ţesuturi moi, nas, altele
Materiale Compozite Implanturi articulare, valve pentru
inimă
3
4
BIOMATERIALE METALICE
OTELURI INOXIDABILE
ALIAJE DE COBALT
ALIAJE DE TITAN
ALIAJE NOBILE
ALIAJE DE MAGNEZIU
ALIAJE CU MEMORIA FORMEI
PROPRIETĂŢILE IDEALE ALE UNUI MATERIAL
METALIC PENTRU REALIZAREA UNUI IMPLANT
5
Material metalic ideal
Prelucrabilitate ridicată
Preţ de cost scăzutRezistenţă ridicată
la uzură
Modul de elasticitate
ridicatDensitate mică
BiocompatibilitateRezistenţă mare
la coroziune
Metale nobile: Ta, Ni, Pt, Au
Oţel inoxidabil Aliaj de cobalt
Aliaj de magneziu
Material Avantaje Dezavantaje Exemple
Metale şi aliajeoţel inoxidabiltitanaliaj de cobaltaur
Caracteristici mecanice ridicateDuctilitate
Susceptibilitate la coroziuneApariţia deformaţiilor în timp
Înlocuiri ale articulaţiilor, şuruburi, plăci osoase, implanturi dentare
Materiale polimericenylonsiliconteflondacron
Elasticitatefabricabilitate
Susceptibilitate la degradareDensitate scăzută
Suturi, vase de sânge, ureche, nas, ţesuturi moi
Materiale ceramiceoxid de aluminiucarbon
hidroxiapatita
Biocompatibilitate mare, bioinerţieRezistenţă la compresiune
FragilitateObţinere dificilăLipsa elasticităţii
StomatologieImplantologie
Materiale compoziteCarbon pirolitic- fibre de carbon
DuritatePosibilitate de modelare
Obţinere dificilă Implant de articulaţie, valve ale inimii
6
Avantaje şi dezavantaje ale utilizării diferitelor clase de biomateriale
BIOMATERIALELE
ACOPERĂ TOATE
CLASELE DE
MATERIALE – METALE,
CERAMICE,
POLIMERI
7
IDENTIFICAŢI
ADEVĂRATELE
BIOMATERIALE
PRINTRE TOATE
APLICAŢIILE DIN
“ROBOTUL UMAN”
8
9
procesul de prelucrare a biomaterialelor metalice care
constă în modificarea formei şi dimensiunilor unor
semifabricate, în scopul obţinerii formei finale a pieselor,
sub acţiunea unor forţe cu acţiune lentă sau rapidă, fără
însă a distruge integritatea structurală a materialului.
Deformarea
plastică a
biomaterialelor
metalice
Sub acţiunea unor forţe exterioare, deformaţiile pot fi:
Deformaţii
elastice
Deformaţii
plastice
nepermanent
deformaţiile al căror efect asupra formei,
dimensiunilor, structurii şi proprietăţilor
materialului încetează în momentul anulării
forţei exterioare care le-a produs.
permanent
deformaţiile precedate de deformaţii elastice
si odată produse, efectele lor se păstrează şi
după încetarea acţiunii forţei care le-a
provocat.
Deformaţii
anelasticenepermanent deformaţii care dispar în timp după
îndepărtarea forţelor care le-au produs.
10
Comportarea corpurilor sub acţiunea unor tensiuni externe sau interne este descrisă cu
ajutorul curbelor tensiune - deformaţie, convenţionale sau reale, determinate de regulă la
solicitările statice de tracţiune, torsiune, etc.
Curba caracteristică tensiune-deformaţie obţinută la tracţiune
Legea Hooke
[N/m2] [MPa]
domeniul
elastic
Domeniul de deformare
plastică uniformă
Domeniul de deformare
plastică neuniformăîn domeniul elastic
în domeniul plastic
K- coeficient de rezistenţă,
n- coeficient de ecruisare
E- modul de elasticitate longitudinală, [MPa],
reprezintă o măsură a elasticităţii (rigidităţii) unui
material. Se determină din panta regiunii liniare a
graficului tensiune-deformaţie
Comportarea unui material la deformare plastică depinde de temperatura la care are loc
deformarea plastică. Dacă deformarea plastică se face la temperaturi mai mici decât o anumită
temperatură, numită temperatură de recristalizare, toate modificările de structură produse prin
deformare se menţin, deformarea numindu-se deformare plastică la rece. Dacă deformarea
plastică se face la temperaturi mai mari decât temperatura de recristalizare, avem deformare
plastică la cald. Temperatura de recristalizare se determină din
TR= k Ttrelaţia Bocivar
k- constantă care depinde de puritatea materialului
k=0.2-metale pure
k=0,7-soluţii solide
k=0.3÷0.4-metale pure tehnice, eutectice
11
Curba caracteristică
tensiune-deformaţie
obţinută la tracţiune
Tensiunea corespunzătoare punctului A senumeşte limită de proporţionalitate = tensiunea până la care tensiunea şi deformaţia sunt direct proporţionale.
Tensiunea corespunzătoare punctului B se numeşte limită de elasticitate, comportarea materialului până în acest punct fiind elastică.
Tensiunea din punctul C, la care practic începe deformarea plastică (curgerea), se numeşte limita de curgere = tensiunea necesară pentru a produce o deformaţie permanentă egală cu 0,2%.
Tensiunea din punctul D reprezintă tensiunea maximă pe care o poate suporta materialul fără să se rupă, purtând numele de rezistenţa la rupere (Rm). La tensiuni mai mari decât Rm, materialul se rupe.
Principalele puncte pe diagrama tensiune-deformaţie sunt:
12
La scara atomică, deformarea plastică a materialului
metalic se realizează prin deplasări ireversibile ale unor
pachete de atomi în raport cu altele, prin două mecanisme :
Reprezentarea schematica a
deformarii plastice prin alunecare
MECANISMELE DEFORMĂRII PLASTICE
1. Alunecarea pachetelor de atomi în interiorul grăunţilor cristalini se realizează pe
plane de mare densitate atomică, numite plane de alunecare. Pe aceste plane, alunecarea
se realizează după direcţii de mare densitate atomică, numite direcţii de alunecare.
alunecare
maclare
13
2. Maclarea reprezintă o forfecare locală a reţelei cristaline sub acţiunea sarcinii
aplicate, care determină o rearanjare a poziţiilor atomilor, astfel încât regiunea
maclată devine din punct de vedere cristalografie imaginea în oglindă a restului
cristalului . Planul care delimitează zona maclată de restul cristalului poartă
numele de plan de maclare.
Datorită orientării cristalografice diferite în zona maclată faţă de restul
cristalului, maclele se vor comporta diferit la atacul cu reactivi metalografici.
Acestea vor apărea la microscop sub forma unor benzi subţiri delimitate de planele
paralele şi nuanţate diferit în raport cu restul cristalului.
Reprezentarea schematica a deformarii plastice prin maclare
14
Deformarea plastică la rece a materialelor metalice determină modificări structurale:
Deformarea plastică la rece
1. Schimbarea formei şi
dimensiunii grăunţilor
2. Schimbarea orientării
spaţiale a grăunţilor
3. Schimbarea structurii
fine (la nivelul reţelei
cristaline) a fiecărui
grăunte
Modificarea
proprietăţilor
fizico-mecanice
1. Creşterea limitei de
curgere, a rezistenţei la
rupere şi a durităţii
2. Scăderea
proprietăţilor de
plasticitate
(alungire, stricţiune)
3. Ecruisarea
materialului odată cu
creşterea gradului de
deformare plastică
înaintea
deformării plastice
după
deformarea plastică
Grad de
deformare
15
În practică, pentru obţinerea simultană a formei şi a anumitor
proprietăţi ale unor produse metalice se pot aplica diferite metode de
deformare plastică la rece:
laminare forjare extrudare
ambutisare
trefilare
întindere încovoiere
16
Deformarea plastică la cald
În timpul deformării plastice la cald,
materialul se ecruisează, dar datorită
vitezei mari de difuzie, la aceste
temperaturi, ecruisajul este repede
înlăturat prin recristalizare, astfel încât
materialul rămâne permanent în stare
plastică .
Reprezentarea schematică a evoluţiei formei şi
dimensiunilor grăunţilor cristalini în timpul
deformării plastice la cald prin laminare
1. Nu apare niciun fel de durificare, în consecinţă gradul de deformare plastică poate fi aproape nelimitat.
2. Se pot elimina unele defecte de turnare sau se pot minimaliza efectele lor, deci are loc com-pactizarea materialului prin sudarea golurilor de la turnare (sufluri, microretasuri), care serealizează prin difuzie.
3. La temperaturi înalte, metalele cu reţea hexagonal compactă permit deformări mult mai mari decât prin deformarea la rece.
4. Răcirea este mai rapidă la suprafaţă decât în centrulprobei, deci suprafaţa vaprezenta o granulaţie mai finădecât centrul, şi proprietăţidiferite.
Particularităţi ale deformării
plastice la cald
Influenţa temperaturii asupra proprietăţilor
mecanice ale biomaterialelor metalice deformate
17
Recristalizare cumulativă
Recristalizare primarăRestaurare
18
Deformabilitatea biomaterialelor metaliceDeformabilitatea metalelor şi aliajelor caracterizează capacitatea acestora de a se deforma
permanent fără ruperea legăturilor atomice. Mărimea gradului de deformare posibil de aplicat
unui material dat fără ca să apară fisuri sau ruperea acestuia în timpul deformării, în condiţii
de temperatură şi viteză de deformare date, este în general, considerat ca fiind
deformabilitatea acestuia.
Având în vedere că deformabilitatea unui
material se exprimă prin gradul de deformare la
care apar primele fisuri, respectiv ruperea
acestuia rezultată dintr-o încercare mecanică
standard sau una specifică procesului de
deformare industrială, este necesar să se
evidenţieze procesul ruperii care, pentru toate
procedeele industriale de deformare plastică ca şi
la materialele deformate plastic în aceste procese,
apare sub forma ruperii ductile. Mecanismul
ruperii ductile, analizat pe baza încercării de
tracţiune monoaxială, este dependent de
temperatura şi viteza de deformare, ca în figură.
Se observă că pentru temperaturi de deformare
sub 0,5Tt (sub temperatura de deformare la
cald), apare deobicei ruperea ductilă de tip con-
cupă, iar la deformarea la cald (peste 0,5Tt) este
prezentă ruperea ductilă de forma dublu con.
18
Ruperea ductilă de tip con-cupă
care determină mărimea
deformabilităţii, prezintă trei stadii:
Germinarea porilor are loc de obicei la interfaţa dintre particulele fazei secundare şi matricea metalică sau la
incluziuni din cauza nedeformării particulelor, fapt care forţează matricea metalică din jurul acestora să se
deformeze peste limita normală cu o ecruisare accentuată şi tensiuni mari care conduc la separarea interfeţei
matrice particulă sau la fisurarea acesteia. Ca urmare deformabilitatea este pregnant dependentă de mărimea şi
densitatea particulelor fazelor secundare.
Ruperea ductilă prin creşterea şi coalescenţa porilor apare în două moduri:
1.prin smulgere determinată de creşterea porului în planul de rupere normal la axa tensiunii principale şi
2.prin creşterea porilor în benzi la unghiuri oblice faţă de planul de rupere, sub influenţa deformaţiilor
unghiulare, mod de rupere ductilă prezentă la procesele de deformare pentru care frecarea sau alte condiţii de
deformare produc deformaţii neomogene sub forma benzilor de alunecare prin care se localizează deformaţia,
cu consecinţe de înmuiere locală a materialului datorată creşterii adiabatice a temperaturii.
19
a. Germinarea (iniţierea) porilor,
b. creşterea porilor,
c. coalescenta porilor si formarea fisurilor.
Factori care influenţează deformabilitatea
Factori de material
o Compoziţia chimică,
o Structura,
o Puritatea
o Evoluţia metalurgică,
o Localizarea deformaţiei
Temperatura la care are loc deformarea
Viteza de deformaţie,
Starea de tensiuni şi deformaţii,
Presiunea hidrostatică,
Frecarea sculă / semifabricat,
Geometria sculă / semifabricat
Factori de proces
20
Aliajele care formează faze secundare în timpul
încălzirii sau răcirii îşi modifică deformabilitatea
atunci cand cea de a doua fază apare
(tipurile V-VIII).
Aliajele cu elemente care formează compuşi
insolubili au o deformabilitate scazută, la acele
temperaturi (III), dar dacă aceşti compuşi se
dizolvă prin creşterea temperaturii,
deformabilitatea va creşte (IV).
Metalele pure şi aliajele care au o singură fază
arată o creştere a deformabilităţii prin creşterea
temperaturii (I). La temperaturi ridicate însă,
datorită creşterii grăunţilor, deformabilitatea
acestor materiale poate scădea (II).
21
Metode pentru aprecierea deformabilităţii
biomaterialelor metalice
22
23
Domenii de forjabilitate a biomaterialelor metalice
comparativ cu ale altor material metalice
Deformabilitatea oţelurilor inoxidabile biomedicale
austenitice si superaustenitice: contin maxim 0,15% carbon,
minim 16% crom si suficient nichel si/sau mangan pentru a stabiliza
structura austenitica; adaugarea de nichel in otelurile inoxidabile
imbunatateste deformabiIitatea si sudabilitatea acestora; un adaos
de 8…12% nichel permite inox-ului sa fie laminat, presat, ambutisat
si creste si rezistenta la coroziune;
feritice: contin 10,5….18% crom §i aprox. 0,05% carbon;
martensitice: contin aprox. 13% crom §i procente ridicate de carbon
(chiar peste 1%); sunt cele mai ieftine oteluri inox, dar sunt greu
deformabile si sudabile;
duplex: au continut extrem de inalt de crom (peste 22%) si aprox.
3% molibden; rezista in mediile cele mai corozive;
durificabile prin precipitare: contin ca element de aliere cuprul
(care imbunatateste rezistenta la acizi) si niobiu (care reduce
coroziunea in zona sudurilor); sunt inox- uri scumpe, au costuri
ridicate de prelucrare, dar combina rezistenta remarcabila la
coroziune a otelurilor austenitice cu proprietatile mecanice excelente
ale otelurilor martensitice.
a) otel cu structurã feriticã;
b) otel cu structurã martensiticã;
c) otel cu structurã austeniticã;
d) otel cu structurã austenito-feriticã
24
Tipul
otelurilor
inoxidabil
e
Avantaje Dezavantaje Exemple
EN (AISI)
Austenitice Cele mai utilizate,
rezistenta buna la
coroziune, rezistenta in
conditii criogenice,
deformabilitate excelenta, sudabilitate buna
Ecruisarea poate limita
deformabilitatea, rezistenta
scazuta la coroziuneaprin oboseala
1.4301(304)
1.4401 (316)
Feritice Cost scazut, deformabilitate buna
Rezistenta la coroziune si
deformabilitate mai scazuta decat inox-urile austenitice
1.4016(430)
1.4749 (446)
Martensitice Duritate si rezistenta
mecanicar idicata, durifi
abile prin tratament termic, cost scazut
Rezistenta la coroziune
limitata in comparatie cu
otelurile austenitice,
deformabilitate limitata in
comparatie cu otelurile feritice, sudabilitate cazuta
1.4021 (420)
1.4057(431)
Duplex Rezistenta excelenta la
coroziune, rezistenta
ridicata la coroziunea
prin boseala,rezistenta
mecanica buna in stare calita
Gama de temperaturi in
care pot fi utilizate este mai
restransa decat in cazul otelurilor inox austenitice
1.4501
1.4462
Durificabile
prin
precipitare
Durificabile prin
tratament termic,
rezistenta la coroziune
mai buna decat martensiticele
Greu disponibile, scumpe,
rezistenta la
coroziune,deformabilitate si
sudabilitate restranse in
comparatie cu otelurile austenitice
1.4542(630)
1.4568 (631)
25
Valorile proprietăților mecanice pot fi calculate cu relații de forma:
Simbolurile reprezintă conținutul elementelor în procente, δ este conținutul de ferită (%),
iar d este marimea grăuntelui (mm)
26
Deformabilitatea oţelurilor inoxidabile austenitice
Variaţia rezistenţei la deformare în
funcţie de temperatură pentru diferite
mărci de oţel inoxidabil austenitic,
comparativ cu oţelul carbon (OL37)
Variaţia rezistenţei la deformare în
funcţie de conţinutul în fază α al unui
oţel inoxidabil austenitic AISI 304
Variaţia rezistenţei la deformare în funcţie
de structură (turnată sau deformată în
prealabil) a oţelului inoxidabil austenitic
10TNC180, la diferite temperaturi
Rezistenţa la deformare a oţelurilor inoxidabile austenitice, depinde, în principal, de compoziţia
chimică a oţelului. Între rezistenţa la deformare a mărcilor 10TNC180 (tip 18-8) şi 10NC250 (tip
25-20) există, la diferite temperaturi, diferenţe cuprinse între 10 şi 60 %. O creştere importantă a
rezistenţei are loc şi în cazul alierii oţelului tip 18-8 cu molibden (marca 8TMoNC170). Oţelul de
tip Cr-Mn-Ni-N are o rezistenţă la deformare comparabilă cu cea a oţelului 8TMoNC170 .
• rezistenţa la deformare practic nu depinde de conţinutul în fază α al oţelului inoxidabil,
• indiferent de starea iniţială a oţelului (turnat sau prelucrat plastic), rezistenţa la
deformare rămâne aceeaşi.
27
Deformabilitatea oţelurilor inoxidabile austenitice
Variaţia plasticităţii în funcţie de
temperatura de încercare a diferitelor
mărci de oţel inoxidabil austenitic
Influenţa conţinutului în faza α asupra
plasticităţii oţelurilor inoxidabile austenitice
Variaţia plasticităţii oţelului inoxidabil
austenitic tip 18-8 în funcţie de conţinutul
în faza α şi starea oţelului, turnat sau
deformat plastic
Plasticitatea constituie o caracteristică tehnologică, mult mai sensibilă la variaţia structurii
decât rezistenţa la deformare. Astfel, este cunoscut că prezenţa în oţelurile inoxidabile
austenitice a unei proporţii oarecare de fază α duce la scăderea plasticităţii.
• Spre deosebire de rezistenţa la deformare, structura materialului influenţează asupra
plasticităţii. Astfel, în toate cazurile, plasticitatea oţelului în stare turnată este mai coborâtă
decât în stare deformată. Acest lucru se explică atât prin macrostructura diferită (existenţa la
lingouri a celor trei zone de solidificare) cât şi prin puternica segregare a unor elemente, care
favorizează apariţia unor constituenţi (ca de exemplu faza α) care înrăutăţesc plasticitatea
oţelului.
• O aceeaşi structură (de exemplu, pur austenitică) poate fi obţinută cu oţeluri cu compoziţii
chimice diferite între ele însă, în acest caz, plasticitatea se modifică în funcţie de proporţia şi
natura elementelor de aliere. În general, plasticitatea scade cu atât mai mult, cu cât gradul de
aliere este mai mare). Acest fapt subliniază necesitatea de a realiza deformarea cu viteze mici şi
la temperaturi mai înalte (peste 900 0C).
28
Deformabilitatea titanului şi aliajelor de titan
Titanul este situat în subgrupa IV B a sistemului periodic al elementelor fiind
considerat, la fel ca şi omologii săi superiori zirconiul si hafniul, metal greu fuzibil
datorită temperaturii sale de topire foarte ridicate (1725ºC). Greutatea specifică a
titanului, 4,5 g/cm3, ocupă un loc mijlociu între greutăţile specifice ale celor două
metale principale folosite în industrie, fierul (7,86 g/cm3) şi aluminiul (2,70 g/cm3), de
aceea titanul este considerat metal semiuşor.
29
30
CLASIFICAREA ALIAJELOR DE TITAN
1. După modul de prelucrare
2. După proprietăţi
deformabileturnate
cu plasticitate mare şi rezistenţă medie
suficient de plastice şi cu rezistenţă mare
cu rezistenţă foarte bună la coroziune
cu proprietăţi mecanice deosebite la temperaturi
negative (criogenice)
cu proprietăţi superplastice
cu proprietăţi supraconductoare
cu proprietăţi de memoria formei
31
3. DUPĂ
DOMENIILE
DE
UTILIZARE
Aliaje pentru construcţii
sudate
Aliaje pentru construcţia de autovehicole
Aliaje pentru aviaţie
Aliaje pentru tehnica spaţială
Aliaje pentru industria chimică
Aliaje pentru criogenie
Aliaje pentru aplicaţii
biomedicale
32
4. După structură
Influenţa cumulată a elementelor de aliere în titan
poate fi considerată cu ajutorul coeficienţilor de
echivalenţă în aluminiu (pentru elementele alfagene) şi în
molibden (pentru elementele betagene), utilizând ecuaţiile
EAl = % Al + 1/3 % Zr + 1/3 % Sn + 10 % O
EMo = % Mo +1/5%Ta +1/3,6%Nb+1/2,5%W + ½,5%V + 1,25%Cr +1,25+ +%Ni + 1,7 % Mn + 1,7 % Co + 2,5 % Fe
Aliajele de titan după structură
Alfagene (cu structură )
Bifazice (cu structură +)
Betagene (cu structură )
Ti pur, Ti-5Al-2,5Sn
Ti-6Al-4V, Ti-5Al-2,5Fe
Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-12Mo-
6Zr-2Fe
Proprietăţile mecanice ale aliajelor de titan sunt direct legate de structura lor. Astfel, aliajele monofazice sunt
ductile si sudabile, în timp ce aliajele bifazice sunt sudabile, dar cu ductilitate mai scăzută. Aliajele de titan
au plasticitatea mică, dar pot fi prelucrate prin deformare plastică, au temperaturi de tranziţie scăzute si
rezisten ţă la oxidare bună. Aliajele de titan au cea mai mare plasticitate, dar cea mai mică rezistenţă, pe care
o păstrează până la 540◦C. Rezistenţa la temperaturi mari a aliajelor de titan este asociată cu aliajele si
pseudo .
Totusi, când rezistenţa la fluaj nu este un factor
în aplicaţiile la temperaturi ridicate, rezistenţa la
tracţiune a aliajelor au avantaj distinct (fig.a).
În figura se remarcă faptul că până la
temperatura de 425ºC aliajele au rezistenţa
mai mare chiar decât oţelurile de scule, iar
aliajele sau pseudo nu se compară cu aceste
oţeluri din punctul de vedere al rezistenţei
specifice. Aliajele bifazice ( +) sunt mai
rezistente decât aliajele monofazice si pot fi
durificate în continuare prin tratamente termice.
Se pot deforma plastic usor si au rezistenţa mare
la fluaj până la temperatura de 450°C.
Ca urmare a structurii HC a Ti sistemele de alunecare sunt reduse si, ca atare, deformarea la temperaturi sub
882C se efectuează cu dificultate în timp ce la temperaturi ridicate, sistemele de alunecare corespunzătoare Ti
(CVC) sunt în număr mult mai mare si, corespunzător, deformabilitatea materialului crește. Cresterea
temperaturii cât mai aproape de 882C, dar fără a depăsi această valoare, conduce la continua crestere a
plasticităţii titanului si a aliajelor sale. Având în vedere aceste caracteristici structurale ale titanului se
recomandă ca deformarea să se efectueze pe cât posibil în intervalul de temperatură de 1200...800C sau
600...500C pentru produse cu grosime mai mică.
33
În ceea ce priveste proprietăţile tehnologice ale aliajelor de titan, acestea pot fi prelucrate prin toate procedeele
cunoscute de deformare la cald și la rece. Astfel, laminarea se utilizează pentru obţinerea tablelor, benzilor si
ţevilor la cald sau la rece, forjarea liberă se utilizează ca procedeu intermediar pentru producerea
semifabricatelor în vederea distrugerii structurii de turnare, matriţarea pentru producerea de piese destinate
construcţiilor aerospaţiale, extrudarea pentru obţinerea profilurilor, sârmelor și ţevilor, iar tragerea se
utilizează pentru obţinerea barelor, ţevilor și sârmei la rece. In cazul forjării și matriţării se recomandă
aplicarea de grade de deformare unitare mari, dar cu grade de reducere totale mici, pentru a se ţine sub
control procesul de recristalizare. De asemenea, trebuie avut în vedere că la deformarea cu viteze mari, titanul
și aliajele sale nu au timpul necesar pentru recristalizare și ca atare plasticitatea scade. În consecinţă se va
ridica limita superioară a intervalului optim de temperatură pentru deformare prin forjare cu 20...100°C în
funcţie de tipul de aliaj. In ceea ce priveste limita inferioară a temperaturii de deformare la cald, aceasta nu
trebuie sa fie sub 700C, practic pentru toate tipurile de aliaje. In general această temperatură variază între
800 și 850C. Particularitatea aliajelor de titan de a avea o viteză redusă de recristalizate a condus la realizarea
unor tehnologii de prelucrare termomecanică, prin care se ameliorează foarte mult caracteristicile mecanice
fără a fi necesare tratamente termice ulterioare.
In ceea ce priveste procesul de recristalizare al
unor aliaje de titan, s-a constatat că gradul critic
de deformare se situează între 8...12%, fiind
influenţat de condiţiile de deformare si încălzire,
de structura iniţială si de cantitatea si natura
elementelor de aliere.
Plasticitatea titanului si a aliajelor sale scade rapid în prezenţa unui strat superficial oxidat, apărând fisuri, care
pot constitui concentratori de tensiune, care la rândul lor pot distruge piesa prin dezvoltarea fisurilor marginale
spre interiorul acesteia. Fisurile se formează cu precădere la extrudare sau tragere când lubrifiantul nu este
corespunzător, fiind prea vâscos, generând astfel tensiuni de întindere mari. Pentru evitarea formării stratului
oxidat, fragil, de la suprafaţa aliajelor de titan, se recomandă ca încălzirea semifabricatelor înaintea prelucrării
prin deformare să se facă în cuptoare cu atmosferă neutră de argon sau în vid.
34
35
35
36
Curbele de deformabilitate la cald ale principalelor aliaje de titan industriale
36
Plasticitatea aliajelor de titan se apropie de cea a titanului (atât în stare turnată cât şi în stare deformată)
pentru temperaturi superioare valorii de 1000ºC. Caracterul variaţiei = f (tº) este similar pentru aliajele din
aceiaşi grupă structurală (aliaje sau aliaje +), dar diferă de la o grupă structurală la alta (aliajele VT5 si
Ti 371 (Ti-2,7Al-13Sn) şi respectiv aliajele VT3, VT6, VT8).
37
- prin aliere, plasticitatea aliajelor scade, iar gradul de aliere influenţează cu atât mai mult cu cât
este mai joasă temperatura de deformare;
- scăderea plasticităţii, odată cu micsorarea temperaturii, este mai pronunţată la aliajele cu structură
iniţială de turnare decât la cele cu structură de deformare;
- dacă se ia în considerare şi condiţiile în care au fost elaborate aliajele (în cuptoare electrice cu arc
sau cu inducţie), trebuie menţionat că prezenţa carbonului (provenit din electrozi sau căptuşeala
cuptorului) în aliaj dă nastere la carburi de titan fragile, care se dispun sub forma de pelicule sau
cuiburi în jurul grăunţilor si plasticitatea va scădea brusc, în special la structura de turnare şi, în
consecinţă, va fi necesară creşterea temperaturii pentru atingerea maximului de plasticitate;
pentru structura de turnare concentraţii ale carbonului de peste 0,4% produc efectul menţionat, în
timp ce structura de deformare, la aceeaşi concentraţie de carbon, este practic insensibilă;
- scăderea plasticităţii aliajelor ca urmare a prezenţei carbonului în compoziţie este mai intensă,
decât scăderea plasticităţii ca urmare a alierii titanului (în special în starea turnată);
- la reducerea plasticităţii titanului si aliajelor sale pe lângă prezenţa carbonului şi a elementelor de
aliere o influenţă puternică o au şi incluziunile gazoase (oxigenul);
- în lipsa unor elemente dăunătoare, plasticitatea aliajelor în stare turnată, la temperaturi superioare
valorii de 900...1000ºC, este apropiată de cea obţinută la aceleaşi aliaje cu structură de deformare.
- Presiunea de deformare creşte şi datorită măririi gradului de deformare, în special când
temperatura de deformare scade, respectiv spre sfârsitul procesului de deformare, ca urmare a
creşterii suprafeţei de schimb de căldură a produsului deformat. Pe acest considerent se recomandă
ca la temperaturi de deformare ridicate (1000...1100ºC) când rezistenţa la deformare a materialului nu
este prea mare, să se aplice reduceri cât mai mari. Presiunea de deformare creşte si datorită măririi
gradului de deformare, în special când temperatura de deformare scade, respectiv spre sfârşitul
procesului de deformare, ca urmare a creşterii suprafeţei de schimb de căldură a produsului
deformat. Pe acest considerent se recomandă ca la temperaturi de deformare ridicate
(1000...1100ºC) când rezistenţa la deformare a materialului nu este prea mare, să se aplice reduceri
cât mai mari.
38
Modificarea structurii aliajelor bifazice Ti6Al4V în timpul
deformării plastice
Izoterma sistemului ternar Ti-Al-V la 980◦C
În general, în aliajele de titan deformate plastic la rece se formează structuri
fibroase în care particulele de fază α sunt puternic alungite, dar şi structuri
hibride globulare- lamelare sau globulare-fibroase. Microstructura aliajelor bifazice
α + β depinde puternic de viteza de răcire după deformare plastică la cald (în
domeniul β sau α + β) pentru că are loc transformarea polimorfică α →β şi variază
cu proporţiile şi compoziţiile fazelor. Dacă deformarea plastică a aliajelor bifazice
are loc în domeniul β, forma grăunţilor β iniţial echiacşi , variază în funcţie de
gradul de deformare, alungindu-se pe măsura creşterii gradului de deformare.
39
40
Schemele 1-3 de variaţie a formei şi mărimii grăunţilor β de la deformarea
plastică la o temperatură din domeniul β a aliajelor bifazice α + β.
Schemele 4 şi 5 de variaţie a formei şi mărimii grăunţilor β la deformarea
plastică la o temperatură din domeniul β a aliajelor bifazice α + β
În grăunţii mari de β pot apărea benzi de deformare sinuase; în
anumite condiţii de deformare începe recristalizarea dinamică a fazei β
prin apariţia grăunţilor mici (10-30 µm) echiacşi, situaţi mai ales la limitele
grănţilor deformaţi şi ale benzilor de deformare .
40
Schemele 1-6 de variaţie a structurii aliajelor bifazice α+β în cazul începerii
deformării în domeniul β şi terminării deformării în domeniul α + β
Dacă recristalizarea are loc complet, toată microstructura prezintă grăunţi β
mici echiacşi; în procesul răcirii lente de la temperatura de deformare din
domeniul β până la temperatura transformării α → β, grăunţii de β recristalizaţi
cresc (> 100 µm); la temperaturi sub temperatura de transformare α → β, practic,
grăunţii de β nu mai cresc. dacă recristalizarea are loc complet, toată
microstructura prezintă grăunţi β mici echiacşi; în procesul răcirii lente de la
temperatura de deformare din domeniul β până la temperatura transformării α
→ β, grăunţii de β recristalizaţi cresc (> 100 µm); la temperaturi sub
temperatura de transformare α → β, practic, grăunţii de β nu mai cresc.
41
Dacă aliajele sunt deformate plastic în domeniul α + β pot avea loc procesele:
• modificarea proporţiilor fazelor α + β;
• redistribuirea elementelor de aliere dizolvate în cele două faze;
• modificarea dimensiunilor şi formei constituienţilor microstructurali.
La încălzire, după deformare şi parţial în timpul deformării, are loc procesul de
recristalizare în interiorul lamelelor de α şi în interiorul grăunţilor de β. În zonele cu
fază α deformată se observa o structură caracterizată prin subgrăunţi cu limite
clare; la încălzire aceste limite de subgrăunţi se orientează perpendicular pe graniţele
interfazice, obţinându-se o structură de tip “bambus”.
Microstructura aliajului bifazic Ti-6Al-4V deformat plastic la 925◦C
a) recoacere la 950C si recopt în domeniul α + β:
b) recoacere la 950C, 1h, răcire în apă (200:1);
c) recoacere la 900C, 1h, răcire în apă (TEM, 7000:1)
42
ALIAJE TITAN4
3
Procesare
Distrugerea structurii de turnare
Tratament
Diferite viteze de răcire
rapid Lent
Grade mici de deformare
Grade mari de deformare
Raport mare de Soluţie solidă echiaxă
Tratament -
Variaţia temperaturii
mare joasă
Diferite viteze de răcire
rapidă lentă
Influenţa procesării termomecanice asupra obţinerii
diferitelor structuri în aliajele bifazice + de titan
Procesare -
DEFORMABILITATEA ALIAJELOR DE COBALT BIOMEDICALE
Cobaltul şi aliajele pe bază de cobalt sunt folosite în diferite forme, cum ar fi tuburi,
bare, placi, sârme etc. fiind supuse proceselor de lucru la cald urmate de pasi secundari
de procesare pentru a atinge aceste forme. Din moment ce cobaltul are o deformabilitate
slabă în faza HC, se preferă deformarea la cald în faza CFC (temperatura de
transformare din HC in CFC este de aproximativ 420C). Pentru orice altă operaţie la
cald, este necesară înţelegerea modului de curgere a materialului în timpul procesului
de deformare (relaţiile dintre tensiunea , deformaţia , viteza de deformaţie şi
temperature T). In plus faţă de aceasta, este necesară identificarea mecanismelor de
deformare la temperaturi înalte pentru controlul microstructural al piesei în lucru.
Acest lucru este important la fel cum o microstructură deformată la cald este o
necesitate pentru procesele secundare (incluzând atât deformarea plastică cald şi la
rece) ulterioare procesului de prelucrare la cald. In ultima vreme au fost realizate hărţi
de procesare pentru a optimizarea procesului de deformabilitate la cald precum si
pentru a controla microstructura piesei în lucru . Cele mai multe studii pe cobalt au fost
inainte de 1980 si au constituit un articol . Comportamentul cobaltului în faza CFC la
deformarea la cald a fost studiat folosind compresiunea, tensiunea si teste de fluaj.
Jacquerie şi Habraken au raportat prezenţa unor oscilaţii reduse în curbele tensiune-
deformaţie pe durata comprimarii cobaltului in faza CFC în intervalul de temperatura
900÷1200C si o viteza de deformaţie de 3-20s-1. Datele au fost fitate la o ecuaţie de
putere mică pentru a obţine viteza de deformaţie susceptibilă la tensiune. In afară de
aceste studii referitoare la comportamentul general al cobaltului la deformare, datele
referitoare la caracteristicile de deformare ale cobaltului la temperaturi mai mari de 0.5
din temperatura de topire TM par a fi insuficiente. Scopul investigatiilor este de a studia
deformarea la cald a cobaltului asupra unei game largi de temperaturi şi viteze de
deformaţie pentru a optimiza prelucrabilitatea la cald în faza CFC şi pentru a identifica
cea mai înalta temperatură de procesare la care are loc în mod dinamic.44
Compozitiile chimice ale aliajelor de cobalt de turnătorie și deformabile
45
Proprietatile mecanice ale aliajelor pe baza de cobalt
Curbe σ- ε pentru cobalt :
a) mai multe vârfuri,
b) un singur vârf
Cobaltul prezinta două tipuri de comportamente la deformarea plastica la cald
efectuată în domeniul 600-950◦C:
• Un comportament unde tensiunea de curgere ajunge la un maxim urmat de o
diminuare a oscilaţiilor pentru ca la deformaţii mari să se ajungă la starea de
echilibru şi
• Un comportament unde tensiunea de curgere are iniţial un singur vârf urmat de
diminuare, iar la final la tensiuni mari să se atingă starea de echilibru.
(s-1) Valori în MPa
600℃ 700℃ 750℃ 800℃ 900℃ 950℃0.001
0.01
0.1
1
185
244
325
410
115
152
212
274
87
119
167
218
73
99
145
179
52
64
90
122
41
50
74
104
Starea de comprimare a cobaltului în condițiile de test indicate
46
Harta coeficientului de sensibilitate la
deformare a cobaltului în domeniul şi T.
Numerele de pe margine reprezintă valorile lui
m. Cercurile gri sunt condițiile în care apar
vârfurile singulare ale tensiunii. Celelalte date
se referă la vârfurile multiple
Aspectul microstructural al cobaltului după călire de punere în
soluţie la 800℃ şi nedeformat (a), după testare la 0.001 s-1(b),
după testare la 1 s-1(c). Dimensiunea medie a grăunţilor este de
25µ m pentru (a), 52 µ m pentru (b) și 20 µ m pentru (c)
Deformabilitatea cobaltului la cald este favorizată
de recristalizarea dinamică, datorată difuziei
controlate a dislocaţiilor, la care energia de
activare pentru auto difuzie în faza CFC
OSD=270kJ/mol. S-a demonstrat că are loc astfel
creşterea ductilităţii cobaltului cu circa 100%. De
asemenea, datorită recirstalizării dinamice are loc
un comportament invers al mărimii de grăunte ds
la starea de echilibru cu Z(sauD ). Mărimea de
grăunte ds este independentă de mărimea iniţială
a grăunţilor do şi depinde doar de Z. Finisarea
granulaţiei poate fi efectuată la valori mari ale lui
Z (T redus şi ε mărit), în care grăunţii grosolani
vor lua locul la valori reduse a lui Z( T ridicat şi ε
micşorat).
Variaţia parametrului Z funcție
de modului de elasticitate
transversal. Sunt specificate şi
valorile lui Q și n
Variaţia mărimii de grăunte
în stare staţionară funcţie
de parametrul Holoman Z
47
Deformabilitatea unor aliaje biocompatibile de tip CoCrMoTi
Aliaj Temperatura,
C
Deformaţia
maximă de
compresiune
(%)
Modulul de
elasticitate
Young (MPa)
Rezistenţa la
compresiune,
MPa
CoCrMoTiZr 25 13,54916 11058,83335 1890,551
700 3,61018 12307.16821 -
800 4,60873 10341.89010 -
900 4,08804 9927.68520 -
CoCrMoTi4 25 14,5961 9857,23456 1796,560
700 4,16278 9794.77462 -
800 5,23600 8581.72105 -
900 5,07283 11300.56008 -
CoCrMoTi5.5 25 16,35031 13050,48536 1912.317
700 3,45117 12039.31422 -
800 3,96939 10736.34949 -
900 2,51110 16378.95638 -
Deformabilitate la receDeformabilitate la cald
Intervalul optim al temperaturilor de deformare plastică la cald
pentru aliajul CoCrMoTi5.5 este 1150÷1250C; atât din punct de
vedere al rezistenţei la deformare, cât şi al plasticităţii acestuia,
deformabilitatea materialului fiind optimă în acest interval de
temperaturi. La temperaturi mari (de peste 1250C), materialul
începe să îşi piardă integritatea, acest lucru ducând implicit la
scăderea plasticităţii ca urmare a topirii impurităţilor cu punct
de topire scăzut, impurităţi aflate la limitele dintre grăunţi.
48
Deformabilitatea aliajelor de magneziu
Aliajele deformabile cu utilizare în industrie fac parte din următoarele sisteme:
- Mg-Al-Zn, cu: 3,0...9,0 % Al, 0,2...1,5 % Zn şi 0,15...0,50 % Mn;
- Mg-Mn, cu 1,5...2,5 % Mg si 0,15...0,35 % Ce;
- Mg-Zn, cu 4,0...5,5 % Zn si 0,3...0,9 % Zr.49
Deformabilitatea aliajelor de Mg-Al-Zn
plasticitatea aliajelor din sistemul Mg-Al-Zn depinde în mare măsură de
concentraţia aluminiului; astfel în cazul aliajelor cu 3...4 % Al şi 0,2...0,8
% Zn se constată influenţa importantă a vitezei de deformaţie asupra
valorii indicilor de plasticitate. Dacă în cazul deformării dinamice (la un
ciocan de forjă) gradul maxim de reducere realizat este de până la 30%,
în intervalul de temperatură de 350...425ºC, la deformarea statică (la
presă) valoarea deformaţiei este de peste 2,5 ori mai mare, ajungând
până la 80% în intervalul de temperatură de 350...450ºC;
prin creşterea concentraţiei aluminiului în aliaj la 5...7 % si a zincului la
0,5...1,5% se constată o importantă micsorare a plasticităţii; astfel la
deformarea statică, în intervalul de temperaturi de 250...400ºC, gradul
maxim de deformare este de 40...60%, iar în cazul deformării dinamice
gradul de deformare nu depăseste 20...30% într-un interval de
temperaturi mult îngust (325...375ºC);
o în ceea ce priveşte rezistenţa la deformare se constată o scădere practic
liniară a acesteia (exprimată prin rezistenţa la rupere prin tracţiune) în
intervalul de temperaturi 200...450ºC de la valori de 280...320 MPa la
40...50 MPa. S-a stabilit, de asemenea, că atât la magneziu cât si la aliajele
cu 5...7% Al, până la 200oC deformaţia este considerată la rece, iar
pentru aliaje de la 250ºC si pentru magneziu de la 300ºC începe procesul
de micşorare a rezistenţei la deformare, fapt datorat intrării în acţiune, la
temperaturi de 212ºC, a unui nou sistem de alunecare pe feţele laterale ale
prismei hexagonale;
o creşterea în continuare a conţinutului de aluminiu până la circa 9%,
micşorează şi mai mult plasticitatea aliajelor, deformarea acestora
putându-se executa numai în condiţii statice şi într-un interval de
temperaturi cuprins între 340...420ºC, pentru care gradul maxim de
deformare nu depăseste 20...25%.
50
plasticitatea aliajelor din sistemul Mg-Mn este foarte mare
(gradul maxim de deformare atinge valori de 70...80%) într-un
interval relativ larg de temperaturi (300...500ºC) indiferent de
viteza de deformaţie a procesului de deformare. In acest sens se
recomandă ca procesele de deformare la cald să se desfăsoare
într-un interval de temperaturi cuprins între 350...480ºC.
Încălzirea peste 480ºC nu este indicată deoarece există pericolul
apariţiei fenomenului de supraîncălzire, iar temperatura de
sfârsit de deformare nu trebuie coborâtă sub 350ºC pentru a se
asigura aliajului o rezistenţă la deformare relativ redusă.
la temperaturi de 300ºC, aliajele deformate cu grade de reducere
mai mari de 10% au tendinţa mare spre ecruisare. Rezistenţa la
deformarare atinge valori de 240 MPa. De asemenea, creşterea
inclusiv a vitezei de deformaţie face ca procesul de deformare să
corespundă deformării la rece. Creşterea temperaturii la 350ºC
face ca rezistenţa la deformare să scadă de aproximativ 1,5 ori,
ajungând la 155 MPa, ecruisarea dispărând complet;
adausul de Ce în aliajele Mg-Mn schimbă mult comportarea la
deformare a acestora; astfel deformarea aliajelor la temperatura
de 300ºC nu depinde de valoarea reducerii aplicate si nu se
constată apariţia ecruisării; creşterea în continuare a
temperaturii până la 450ºC nu schimbă practic comportarea
acestor aliaje în timpul deformării; datorită tendinţei de
ecruisare relativ slabe a acestor aliaje, temperatura de sfârsit de
deformare poate fi de până la 280...300ºC, această concluzie fiind
valabilă şi pentru cazul aliajelor Mg-Mn fără adaus de Ce.
Deformabilitatea aliajelor de Mg-Mn
51
Deformabilitatea aliajelor de Mg-Zn-Zr
• aliajele din sistemul ternar Mg-Zn-Zr sunt de asemenea
sensibile la variaţia vitezei de deformaţie; astfel, la deformarea
statică, plasticitatea acestor aliaje este foarte mare, atingând
chiar 90% într-un interval larg al temperaturilor de deformare
(200...450ºC), în timp ce la deformarea dinamică plasticitatea
scade de peste 2 ori, fiind de maxim 30...40% într-un interval
de temperatură de 250...400ºC;
• rezistenţa la deformare a aliajelor Mg-Zn-Zr în funcţie de
temperatură si gradul de deformare diferă ca mod de variaţie,
faţă de celelalte tipuri de aliaje; astfel, la 300ºC procesul de
ecruisare conduce la cresterea continuă a rezistenţei la
deformare în funcţie de deformaţia aplicată, în timp ce la
350ºC si grade de reducere de peste 20% apare procesul de
dedurificare si valoarea absolută a rezistenţei la deformare nu
depăseste 120 MPa (fără de circa 200 MPa la 300ºC);
micşorarea în continuare a rezistenţei la deformare pe măsură
ce gradul de reducere creste este consecinţa efectului termic al
deformaţiei, în special la viteze de deformaţie mari.
• In ceea ce priveste intervalul de temperaturi recomandat
pentru desfăsurarea proceselor de deformare la cald se va avea
în vedere că temperatura superioară a intervalului nu va
depăsi 410ºC, datorită tendinţei aliajului la supraîncălzire, iar
temperatura de sfârsit de deformare nu va coborâ sub 320ºC la
deformarea dinamică şi respectiv 280ºC la deformarea statică,
pentru a se asigura totuşi caracteristici de deformabilitate
corespunzătoare aliajului.
52
Regimul termomecanic al laminării aliajelor de magneziu
Temperatura de laminare. Din studiul deformabilităţii aliajelor speciale de magneziu rezultă că laminarea acestor aliaje, la temperaturi de
250ºC sau mai coborâte nu este recomandată ca urmare a apariţiei şi intensificării procesului de ecruisare, cresterea valorilor rezistenţei la
deformare si reducerea plasticităţii. Durificarea aliajelor de magneziu creste pe măsură ce viteza de deformaţie este mai mare. Micsorarea
rezistenţei la deformare şi creşterea plasticităţii are loc, în funcţie de compoziţia aliajelor, de la 300...325ºC în sus, când fenomenul de
ecruisare practic nu mai apare şi în special când deformarea are loc cu viteze mici de deformare (deformare statică).
Gradul total de reducere aplicat produce modificări structurale în aliajele de magneziu si, ca efect, variaţia proprietăţilor mecanice ale
acestora. Se constată că anizotropia maximă cât si scăderea proprietăţilor mecanice ale produselor deformate apar la grade totale de
deformare din intervalul 50...70 %. La grade de deformare de minimum 95% se obţin mult mai uniforme proprietăţile mecanice pe direcţie
longitudinală si transversală, respectiv anizotropia acestora se reduce la minimum, iar nivelul absolut al acestor proprietăţi creste.
Valoarea gradului critic de deformare nu trebuie să depăşească, pentru majoritatea aliajelor de magneziu 10...15%. Spre deosebire de aliajele
de aluminiu, la procesul de recristalizare a aliajelor de magneziu, are influenţă însemnată si viteza de deformaţie. Astfel, la viteze mici de
deformaţie procesul de recristalizare are loc începând cu temperatura de 350ºC pe când la viteze ridicate de deformaţie recristalizarea se
produce la temperaturi mult mai înalte. Pentru obţinerea unor structuri omogene de recristalizare la aliajele de magneziu, se recomandă ca
gradul de reducere pe fiecare etapă (trecere) de deformare să fie mai mare de 15%.
Viteza de deformaţie. Din studiul diagramelor de plasticitate a aliajelor de magneziu rezultă că gradul maxim de deformare, prin care se
apreciază plasticitatea aliajelor, scade odată cu cresterea concentraţiei elementelor de aliere si, în acelasi timp, depinde şi de valoarea vitezei
de deformaţie. Astfel, se poate admite că pentru majoritatea aliajelor industriale de magneziu, gradul maxim de deformare în condiţii
dinamice nu depăseste 30...50%, în timp ce la deformarea statică acelaşi parametru atinge valori de 70...90%. De asemenea, rezistenţa la
deformare variază mult în funcţie de viteza de deformaţie, atingând valori de 1,5...2 ori mai mari în cazul deformării dinamice comparativ cu
deformarea statică.
Viteza de încălzire şi răcire a aliajelor deformate. Valoarea ridicată a conductivităţii termice a aliajelor de magneziu permite încălzirea lor în
vederea deformării cu viteză mare. Se recomandă ca timpul de încălzire al semifabricatelor să fie de circa 1,5...2 min pentru fiecare milimetru
de grosime sau de diametru a acestora, indiferent dacă sunt în stare de turnare (lingouri) sau de deformare.
Durata de menţinere a semifabricatelor în cuptoare la temperatura de încălzire pentru laminare trebuie să fie riguros reglementată având în
vedere că depăsirea valorilor optime conduce la înrăutăţirea proprietăţilor mecanice a produselor deformate, în special ca urmare a tendinţei
de supraîncălzire a acestor aliaje. Răcirea după laminare a aliajelor de magneziu se realizează în aer. Aliajele speciale din sistemul Mg-Mn cu
eventuale adausuri de Ce au plasticitatea mare, atât la deformarea la cald cât si la deformarea la rece si, ca atare, pot fi prelucrate prin orice
procedeu de deformare plastică (laminare, extrudare, forjare). Aliajele speciale cu bază de magneziu din sistemul Mg-Al-Zn-Mn au valorile
rezistenţei la deformare mult mai mari si parametrii de plasticitate mai mici, acestia din urmă micsorându-se continuu pe măsură ce creste
concentraţia aluminiului în aliaj. Aceste aliaje vor trebui deformate prin procedee care pot asigura schema mecanică a deformaţiei cu valori
ridicate ale presiunii hidrostatice, la care eventualele tensiuni de întindere să aibă valori cât mai mici si, de asemenea, cu valori reduse ale
vitezei de deformaţie, cum este cazul extruziunii sau matriţării închise. Aliajele speciale Mg-Zn-Zr fac parte din grupa celor cu plasticitate
redusă si, ca atare, prelucrarea lor se va asigura tot prin scheme mecanice ale deformării caracteristice extruziunii sau matriţării închise.
53
54
Vă mulțumesc pentru atenție!