Введение к работе
Актуальность работы. Решение ряда важнейших проблем науки и техники вызывает потребность в практическом использовании новых материалов, обладающих сочетанием различных свойств. Сплавы с участием благородных металлов могут являться основой для создания различных функциональных материалов с большим спектром возможного применения-от материалов, используемых в атомной энергетике, до биомедицинской техники. Одним из актуальных направлений применения благородных металлов язляется разработка материалов, предназначенных для использования в стоматологии.
В практике стоматологии, одним из активно развивающихся направлений является использование металлофарфоровых композиций на основе переходных металлов четвертой группы, золота и палладия. Обзор существующей в этом направлении патентной литературы позволил нам сделать вывод; что использование и разработка новых металлических материалов наиболее успешно происходит в Японии и США. Б России используются, в основном, импортные материалы, отечественные аналоги отсутствуют, так как существующие в этом направлении технические решения обладают рядом недостатков, препятствующих широкому внедрению этих материалов в биомедицинскую технику. К таким недостаткам можно, прежде всего, отнести дороговизну . материалов на основе благородных металлов. Однако предпочтительное использование благородных металлов в этой отрасли биомедицины все же очевидно. И здесь возникает задача легирования благородных металлов, которое позволило бы сохранить их уникальные свойства и одновременно снизить стоимость материала. Кроме~ того, при легировании мозшо повысить прочность и сопротивляемость материалов воздействию активных сред в условиях эксплуатации.
Анализ литературы показал, что в качестве основы для создания металлофарфоровых композиция могут быть использованы сплавы палладия, самого дешевого металла платиновой группы, с титаном, кобальтом и никелем. Металлическая основа таких композиций должна удовлетворять ряду требований, основными, из которых являются: близкие значения термической деформации и
-2-коэффициента линейного расширения сплава и керамикиобразование адгезионных оксидов, обеспечивающих надежное и длительное соединение сплава и керамики, коррозионная стойкость и др.
Влияние каждого из легирующих элементов на свойства сплавов различно и во многом зависит от сочетания свойств этого элемента и металла основы. Так, палладий обеспечивает повышенную коррозионную стойкость материалов в биологических средах, а так ке делает их стойкими к механическим воздействиям. Кобальт контролирует коэффициент термического расширения сплавов. Титан обладает биосовместимостью с организмом человека, обеспечивает высокую коррозионную отойкость и положительно влияет на механические свойства сплава.
Для решения вопроса о возможности использования данных сплавов в качестве материалов, сплавляемых с керамикой, было изучено взаимодействие палладия, титана, кобальта и никеля, входящих в состав сплавов, между собой. Данные о строении фазовых диаграмм палладий-титан-кобальт, падладий-титан-никель (в части прилегавшей к системе палладий-никель) и четверной системы палладий-титая-кобальт-никель в литературе полностью отсутствуют. Анализ литературных данных показал, что взаимодействие палладия с металлами четвертей, восьмой групп имеет ряд интересных особенностей. Поэтому изучение взаимодействия в системах палладия с титаном, кобальтом и никелем имеет не только практический, но и научный интерес.
Цель работы. Целью настоящей работы явилось установление фазовых равновесий в тройных и четверной системах, образованных палладием, титаном и кобальтом; построение изотермических сечений диаграмм состояния систем палладий-титан-кобальт, палладий-титан-никель, палладий-титан-кобальт-никель при 800 С; исследование коррозионных и механических свойств тройных и четверных сплавов из области гомогенности а-твердого раствора.
Научная новизна и практическое значение. Комплексом методов физико-химического анализа впервые исследованы фазовые равновесия в системах палладий-титан-кобальт, палладий-титан-никель (в части, прилегающей к системе палладий-никель),
-3-пэлладий-титан-кобальт-никель (по сечениям с постоянным содержанием титана 6, 10, и 25 ат.Я). Построены изотермические сечения диаграмм состояния указанных систем при 800С.
Б исследованных системах установлена непрерывная взаимная растворимость между эквиатомными соединениями TiPdJ TiCo (система палладий-титан-кобальт), между соединениями ТІЛЦ и TiPdL (система палладий-титан-никель). В изученных тройных и четверной системах выявлена стабилизация фазы со структурой Cu,Au (TiPd.). Установлено, что тройные и четверные а-твердые растворы находятся, в основном, в равновесии с фазой на основе соединения TiPd.. Впервые изучены механические свойства тройных и четверных сплэеов из области а-твердого раствора, результаты измерения которых позволили сделать вывод о возможности применения изученных сплавов в биомедицинской технике, в частности, в стоматологии. Проведенные исследования расширяют фундаментальные представления химии металлов и могут служить основой для направленного синтеза металлических материалов с необходимым комплексом свойств.
На защиту выносятся следующие положения:
I.Строение изотермических сечений диаграмм состояния систем палладий-титан-кобальт, палладий-титан-никель (в части, прилегающей к системе палладий-никель) при 800С.
2.Строение изотермических сечений четверной системы палладий-титан-кобальт-кикель при постоянных содержаниях титана 6, 10, 25 ат при 800С.
3.Закономерности в изменении физико-химических свойств сплавов исследованных систем.
4.Результаты исследования коррозионных свойств сплавов изученных тройных и четверной систем.
5.Результаты исследования механических свойств сплавов тройных и четверной систем из области а-твердого раствора.
Апробация работы.-Результаты работы доложены на конференции молодых ученых химического факультета ЫГУ (Москва, 1990г), на шестой Всесоюзной конференции по кристаллохимии (Львов,1992т)
Публикации. По материалам диссертации опубликованы три
статьи, одни тезисы.доклада. --.
-4-Ооъем диссертации, диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора. экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на страницах машинописного текста, включает 54рисунка, 24таблицы, 45 фотографий. Список литературы содержит наименований работ.