Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb
Изучено влияние двухступенчатой термической обработки на формирование фазового состава, структуры и механические свойства листового полуфабриката из жаропрочного сплава ВТИ-4 на основе интерметаллида Ti₂AlNb. Выявлено, что, изменяя температуру нагрева первой ступени обработки и температуру последующ...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
|---|---|
| Дата: | 2015 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2015
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136251 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb / С.В. Скворцова, А.А. Ильин, А.М. Мамонов, Н.А. Ночовная, О.З. Умарова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 6. — С. 64-69. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-136251 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Скворцова, С.В. Ильин, А.А. Мамонов, А.М. Ночовная, Н.А. Умарова, О.З. 2018-06-16T08:28:32Z 2018-06-16T08:28:32Z 2015 Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb / С.В. Скворцова, А.А. Ильин, А.М. Мамонов, Н.А. Ночовная, О.З. Умарова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 6. — С. 64-69. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 0430-6252 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136251 669.018.44:669.295 Изучено влияние двухступенчатой термической обработки на формирование фазового состава, структуры и механические свойства листового полуфабриката из жаропрочного сплава ВТИ-4 на основе интерметаллида Ti₂AlNb. Выявлено, что, изменяя температуру нагрева первой ступени обработки и температуру последующего старения, удается в широком диапазоне изменять его характеристики прочности и пластичности. Установлено, что для получения структуры, обеспечивающей относительное удлинение 8…12%, температура первой ступени обработки должна находиться в трехфазной (β + α₂+О)-области, а охлаждать до комнатной температуры или до температуры второй ступени обработки (800…850°С) необходимо с печью. Чтобы обеспечить высокие кратковременную и длительную прочность при 650°С с сохранением умеренных значений пластичности (3…5%), охлаждать после изотермической выдержки в трехфазной области нужно на воздухе, а последующее старение осуществлять в интервале температур 800…850°С в течение 7 h. Вивчено вплив двоступеневої термічної обробки на формування фазового складу та структури, а також механічні властивості листового напівфабрикату з жароміцного сплаву ВТИ-4 на основі інтерметаліду Ti₂AlNb. Виявлено, що, змінюючи температуру першого ступеня обробки і температуру подальшого старіння, можна в широкому діапазоні змінювати характеристики міцності і пластичності сплаву. Встановлено, що для отримання структури, яка забезпечує відносне видовження 8...12%, температура першого ступеня обробки повинна знаходитися в трифазній (β + α₂+О)-області, а охолоджувати до кімнатної температури або до температури другого ступеня обробки (800...850°С) слід з піччю. Щоб одержати високі значення короткочасної і тривалої міцності при 650°С зі збереженням помірної пластичності (3...5%), охолоджувати після ізотермічної витримки в трифазній області слід у повітрі, а зістарювати в інтервалі 800...850°С упродовж 7 h. The effect of a two-stage heat treatment on the phase composition and structure formation, and also mechanical properties of a sheet semi-finished product made of refracttory ВТИ-4 based on Ti₂AlNb intermetallide is studied. It is shown that changing the heating temperature at the first stage and the temperature of the following ageing; it is possible to change the strength and plastic characteristics of ВТИ-4 alloy in a wide range. It is stated that to obtain the structure, being able to provide the elongation of 8...12%, the first stage temperature should be within a three-phase (β + α₂+О)-region, and cooling to the room temperature or to the second stage temperature (800...850°С) should be conducted in furnace. Cooling after isothermal holding in a three-phase region should be realized in air, and the following ageing – in the temperature range of 800...850°С for 7 h to obtain high values of short-time and long-term strength at the temperature of 650°C with moderate values of plasticity (3...5%) being kept. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ согласно постановления Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 218, ГК № 02.G25.31.0104 на оборудовании ЦКП “АКМиТ” МАИ. ru Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України Фізико-хімічна механіка матеріалів Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb Структура і властивості листових напівфабрикатів із жароміцного інтерметалідного сплаву на основі Ti₂AlNb Structure and properties of sheet semi-finished products made of refractory Ti₂AlNb-based intermetallide alloy Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb |
| spellingShingle |
Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb Скворцова, С.В. Ильин, А.А. Мамонов, А.М. Ночовная, Н.А. Умарова, О.З. |
| title_short |
Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb |
| title_full |
Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb |
| title_fullStr |
Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb |
| title_full_unstemmed |
Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb |
| title_sort |
структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе ti₂alnb |
| author |
Скворцова, С.В. Ильин, А.А. Мамонов, А.М. Ночовная, Н.А. Умарова, О.З. |
| author_facet |
Скворцова, С.В. Ильин, А.А. Мамонов, А.М. Ночовная, Н.А. Умарова, О.З. |
| publishDate |
2015 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Структура і властивості листових напівфабрикатів із жароміцного інтерметалідного сплаву на основі Ti₂AlNb Structure and properties of sheet semi-finished products made of refractory Ti₂AlNb-based intermetallide alloy |
| description |
Изучено влияние двухступенчатой термической обработки на формирование фазового состава, структуры и механические свойства листового полуфабриката из жаропрочного сплава ВТИ-4 на основе интерметаллида Ti₂AlNb. Выявлено, что, изменяя температуру нагрева первой ступени обработки и температуру последующего старения, удается в широком диапазоне изменять его характеристики прочности и пластичности. Установлено, что для получения структуры, обеспечивающей относительное удлинение 8…12%, температура первой ступени обработки должна находиться в трехфазной (β + α₂+О)-области, а охлаждать до комнатной температуры или до температуры второй ступени обработки (800…850°С) необходимо с печью. Чтобы обеспечить высокие кратковременную и длительную прочность при 650°С с сохранением умеренных значений пластичности (3…5%), охлаждать после изотермической выдержки в трехфазной области нужно на воздухе, а последующее старение осуществлять в интервале температур 800…850°С в течение 7 h.
Вивчено вплив двоступеневої термічної обробки на формування фазового
складу та структури, а також механічні властивості листового напівфабрикату з жароміцного сплаву ВТИ-4 на основі інтерметаліду Ti₂AlNb. Виявлено, що, змінюючи температуру першого ступеня обробки і температуру подальшого старіння, можна в широкому
діапазоні змінювати характеристики міцності і пластичності сплаву. Встановлено, що для
отримання структури, яка забезпечує відносне видовження 8...12%, температура першого
ступеня обробки повинна знаходитися в трифазній (β + α₂+О)-області, а охолоджувати до
кімнатної температури або до температури другого ступеня обробки (800...850°С) слід з
піччю. Щоб одержати високі значення короткочасної і тривалої міцності при 650°С зі
збереженням помірної пластичності (3...5%), охолоджувати після ізотермічної витримки в
трифазній області слід у повітрі, а зістарювати в інтервалі 800...850°С упродовж 7 h.
The effect of a two-stage heat treatment on the phase composition and structure
formation, and also mechanical properties of a sheet semi-finished product made of refracttory
ВТИ-4 based on Ti₂AlNb intermetallide is studied. It is shown that changing the heating
temperature at the first stage and the temperature of the following ageing; it is possible to
change the strength and plastic characteristics of ВТИ-4 alloy in a wide range. It is stated that to
obtain the structure, being able to provide the elongation of 8...12%, the first stage temperature
should be within a three-phase (β + α₂+О)-region, and cooling to the room temperature or to the
second stage temperature (800...850°С) should be conducted in furnace. Cooling after isothermal
holding in a three-phase region should be realized in air, and the following ageing – in the
temperature range of 800...850°С for 7 h to obtain high values of short-time and long-term
strength at the temperature of 650°C with moderate values of plasticity (3...5%) being kept.
|
| issn |
0430-6252 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/136251 |
| citation_txt |
Структура и свойства листовых полуфабрикатов из жаропрочного интерметаллидного сплава на основе Ti₂AlNb / С.В. Скворцова, А.А. Ильин, А.М. Мамонов, Н.А. Ночовная, О.З. Умарова // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2015. — Т. 51, № 6. — С. 64-69. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT skvorcovasv strukturaisvoistvalistovyhpolufabrikatovizžaropročnogointermetallidnogosplavanaosnoveti2alnb AT ilʹinaa strukturaisvoistvalistovyhpolufabrikatovizžaropročnogointermetallidnogosplavanaosnoveti2alnb AT mamonovam strukturaisvoistvalistovyhpolufabrikatovizžaropročnogointermetallidnogosplavanaosnoveti2alnb AT nočovnaâna strukturaisvoistvalistovyhpolufabrikatovizžaropročnogointermetallidnogosplavanaosnoveti2alnb AT umarovaoz strukturaisvoistvalistovyhpolufabrikatovizžaropročnogointermetallidnogosplavanaosnoveti2alnb AT skvorcovasv strukturaívlastivostílistovihnapívfabrikatívízžaromícnogoíntermetalídnogosplavunaosnovíti2alnb AT ilʹinaa strukturaívlastivostílistovihnapívfabrikatívízžaromícnogoíntermetalídnogosplavunaosnovíti2alnb AT mamonovam strukturaívlastivostílistovihnapívfabrikatívízžaromícnogoíntermetalídnogosplavunaosnovíti2alnb AT nočovnaâna strukturaívlastivostílistovihnapívfabrikatívízžaromícnogoíntermetalídnogosplavunaosnovíti2alnb AT umarovaoz strukturaívlastivostílistovihnapívfabrikatívízžaromícnogoíntermetalídnogosplavunaosnovíti2alnb AT skvorcovasv structureandpropertiesofsheetsemifinishedproductsmadeofrefractoryti2alnbbasedintermetallidealloy AT ilʹinaa structureandpropertiesofsheetsemifinishedproductsmadeofrefractoryti2alnbbasedintermetallidealloy AT mamonovam structureandpropertiesofsheetsemifinishedproductsmadeofrefractoryti2alnbbasedintermetallidealloy AT nočovnaâna structureandpropertiesofsheetsemifinishedproductsmadeofrefractoryti2alnbbasedintermetallidealloy AT umarovaoz structureandpropertiesofsheetsemifinishedproductsmadeofrefractoryti2alnbbasedintermetallidealloy |
| first_indexed |
2025-11-25T20:44:27Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:44:27Z |
| _version_ |
1850531009362132992 |
| fulltext |
64
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2015. – ¹ 6. – Physicochemical Mechanics of Materials
УДК 669.018.44:669.295
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЛИСТОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОГО СПЛАВА
НА ОСНОВЕ Ti2AlNb
С. В. СКВОРЦОВА, А. А. ИЛЬИН, А. М. МАМОНОВ,
Н. А. НОЧОВНАЯ, О. З. УМАРОВА
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования “Московский авиационный институт
(национальный исследовательский университет)” (МАИ)
Изучено влияние двухступенчатой термической обработки на формирование фазо-
вого состава, структуры и механические свойства листового полуфабриката из жа-
ропрочного сплава ВТИ-4 на основе интерметаллида Ti2AlNb. Выявлено, что, изме-
няя температуру нагрева первой ступени обработки и температуру последующего
старения, удается в широком диапазоне изменять его характеристики прочности и
пластичности. Установлено, что для получения структуры, обеспечивающей относи-
тельное удлинение 8…12%, температура первой ступени обработки должна нахо-
диться в трехфазной (β+α2+О)-области, а охлаждать до комнатной температуры или
до температуры второй ступени обработки (800…850°С) необходимо с печью.
Чтобы обеспечить высокие кратковременную и длительную прочность при 650°С с
сохранением умеренных значений пластичности (3…5%), охлаждать после изотер-
мической выдержки в трехфазной области нужно на воздухе, а последующее старе-
ние осуществлять в интервале температур 800…850°С в течение 7 h.
Ключевые слова: жаропрочный титановый “ орто”- сплав, термическая обработ-
ка, структура, фазовый состав, прочность, пластичность.
В последние годы ведутся интенсивные исследования и технологические
разработки по созданию и внедрению в производство жаропрочных сплавов на
основе алюминидов титана, предназначенных для длительной эксплуатации при
600…700°С в условиях интенсивного коррозионного воздействия газовой среды
и высоких знакопеременных нагрузок. Эти материалы по удельной прочности
при температурах до 700°С имеют преимущество перед никелевыми сплавами и
жаропрочными сталями, а по уровню рабочих температур превосходят промыш-
ленные жаропрочные титановые сплавы [1–3].
Для улучшения механических свойств интерметаллидных соединений Ti3Al
и TiAl используют многокомпонентное легирование активными тугоплавкими
β-стабилизирующими элементами (Nb, Mo, V, Ta и W), которые повышают упру-
гие и прочностные характеристики и снижают интенсивность окисления.
В настоящее время сплавы на основе TiAl (“ гамма”-сплавы) наиболее пер-
спективны в условиях предельных рабочих температур. Они обладают высокой
жаропрочностью, но имеют крайне низкую пластичность при комнатной темпе-
ратуре [4, 5]. Сплавы на основе интерметаллида Ti3Al (типа “супер-альфа-2”) де-
формируются в горячем состоянии, но только с малыми степенями деформации и
скоростями, и обладают неудовлетворительными литейными свойствами [6, 7].
Сегодня наиболее перспективными считают “орто”-сплавы на основе интер-
металлида Ti2AlNb. Кроме того, их рассматривают в качестве альтернативы по-
Контактная особа: С. В. СКВОРЦОВА, e-mail: skvorcovasv@mati.ru
65
жароопасным титановым сплавам [8–10]. Основным преимуществом “орто”-
сплавов перед сплавами на основе Ti3Al и TiAl является более высокая техноло-
гическая пластичность, что позволяет изготавливать из них деформированные
полуфабрикаты и заготовки сложной формы. Среди основных технологических
задач – не только обеспечить однородность химического состава слитков [11] и
оптимизировать параметры горячей деформации для получения качественных
полуфабрикатов [12, 13], но и научно обосновать выбор режимов их термической
обработки для достижения требуемого структурно-фазового состояния и комп-
лекса механических свойств.
Ниже исследовано влияние режимов термической обработки на формирова-
ние структуры и свойства листового полуфабриката из титанового “орто”-сплава
ВТИ-4.
Материалы и методы. Исходным материалом для исследований был листо-
вой полуфабрикат толщиной 10 mm из жаропрочного “орто”-сплава ВТИ-4 на ос-
нове интерметаллида Ti2AlNb (Ti–11Al–40Nb–1,5Zr–0,75V–0,75Mo–0,2 mass.% Si),
полученный по опытно-промышленной технологии в АО “Чепецкий механичес-
кий завод” ковкой вначале в β-, а затем в (β+О)-областях.
Термически обрабатывали в печи с воздушной атмосферой СНОЛ-
1,6.2,5.1/9-И4. Микроструктуру изучали металлографическими методами на оп-
тическом микроскопе Axio Observer A1m. Фотографии микроструктуры обраба-
тывали с помощью специализированного программного обеспечения ImageExpert
Pro 3. Рентгеноструктурный фазовый анализ выполняли на дифрактометре
ДРОН-7 в фильтрованном CuKα-излучении.
Для кратковременных механических испытаний на растяжение при нормаль-
ной температуре (согласно ГОСТ 1497-84) использовали универсальную машину
TIRA-test 2300, а при температуре 650°С (согласно ГОСТ 9651-84) – машину
ИР 5113, для исследований длительной прочности при 650°С (согласно ГОСТ
10145-81) – машину ZST2/3-ВИЭТ.
Результаты и их обсуждение. Термическая обработка жаропрочных тита-
новых сплавов должна обеспечивать получение термически стабильных струк-
тур. Обычно она охватывает две ступени: высокотемпературную и низкотемпе-
ратурную, причем вторая ступень должна быть как минимум на 50…100°С выше
температуры эксплуатации [14]. Исследовали влияние температуры обеих ступе-
ней на формирование структуры и свойства листового полуфабриката из сплава
ВТИ-4.
Методом пробных закалок определили [15] температурные границы его фа-
зовых областей: при температурах выше 1050°С существует β(В2)-область, в
интервале 1000…1050°С – двухфазная (β+α2), при 980°С – трехфазная (β+α2+О),
в диапазоне 950…800°С – двухфазная (β+О)-область. Эти данные взяли за осно-
ву, выбирая температуры термической обработки листового полуфабриката.
После высокотемпературной ступени обработки, которая должна быть ниже
температуры полиморфного превращения, в структуре сплава образуется мета-
стабильная фаза. Чем выше температура нагрева, тем большее количество высо-
котемпературной метастабильной фазы фиксируют в сплаве при ускоренном
охлаждении. Поэтому выбрали две температуры: 1020°С, которая отвечает двух-
фазной (β+α2)-области, и 980°С, которая соответствует трехфазной (β+α2+О)-
области. После нагрева заготовки выдерживали в течение 1 h и охлаждали на
воздухе до нормальной температуры (рис. 1), а затем подвергали старению при
800°С в течение 7 h.
Из заготовок вырезали образцы для металлографического и рентгенострук-
турного анализов и определения кратковременных механических свойств при
66
нормальной температуре. Установили, что с повышением температуры нагрева
на первой ступени обработки прочность материала увеличивается, что обуслов-
лено возрастанием в структуре количества метастабильной β(В2)-фазы, способ-
ной к распаду при последующем старении (рис. 1). Одновременно с ростом проч-
ности снижается пластичность (табл. 1).
Рис. 1. Микроструктура сплава ВТИ-4 после охлаждения на воздухе
от температур 1020 (a) и 980°С (b).
Fig. 1. Microstructure of ВТИ-4 alloy after air-cooling from 1020 (a) and 980°C (b).
Таблица 1. Влияние температуры нагрева на первой ступени
термической обработки на механические свойства образцов
из сплава ВТИ-4 после старения при 800°°°°С в течение 7 h
σВ σ0,2 δ ψ Температура нагрева,
°С MPa %
980 1170 1080 3,0 5,6
1020 1190 1120 1,4 3,0
Рис. 2. Микроструктура сплава ВТИ-4 после старения в течение 7 h при 750 (a); 800 (b)
и 850°С (c). Предварительно образцы охлаждали на воздухе от 980°С.
Fig. 2. Microstructure of ВТИ-4 alloy after ageing for 7 h at the temperatures of 750 (a);
800 (b) and 850°C (c). The samples were preliminary air-cooled from the temperature of 980°C.
Максимальные значения относительных удлинения и сужения имеют образ-
цы после предварительного нагрева до 980°С. Поэтому влияние температуры ста-
рения на механические свойства сплава ВТИ-4 исследовали на образцах, которые
на первой ступени обработки нагревали до 980°С. Старение при 750°С в течение
7 h приводит к существенному увеличению прочности, сопровождающемуся сни-
жением относительного удлинения до 0,4%, что обусловлено мелкодисперсным
структурным состоянием образующейся при изотермической выдержке О-фазы
(рис. 2а). С повышением температуры старения до 850°С прочность постепенно
67
снижается, а пластичность δ увеличивается (до 5%) из-за укрупнения структур-
ных составляющих α2- и О-фаз (рис. 2b, c; табл. 2).
Таблица 2. Влияние температуры старения на механические свойства
образцов из сплава ВТИ-4
σВ σ0,2 δ ψ Температура,
°С
Охлаждение после 1 h
выдержки при 980°С MPa %
750 1310 1295 0,4 2,2
800 1170 1080 3,0 5,6
850
На воздухе
1090 960 5,0 9,4
750 1030 920 7,4 9,4
800 1010 830 8,0 10,5
850
С печью до комнатной
температуры
990 790 12,0 14,8
Таким образом, установлено, что, изменяя температуру нагрева первой сту-
пени обработки и температуру последующего старения, удается в широком диа-
пазоне изменять характеристики прочности и пластичности сплава ВТИ-4. При-
чем, чем ближе температура первой ступени обработки к температуре полиморф-
ного превращения, тем выше прочность сплава после старения, и тем ниже его
пластичность.
Сплавы на основе титана и его алюминидов весьма чувствительны к скоро-
стям нагрева и охлаждения. Вследствие низкой теплопроводности при ускорен-
ных нагреве или охлаждении в материале могут возникать большие термические
напряжения, приводящие к короблению и даже растрескиванию образцов. Поэто-
му далее исследовали формирование структуры и ее влияние на механические
свойства образцов при охлаждении (после высокотемпературной обработки) с
печью.
Обрабатывали образцы по двум схемам. Первая – нагрев до 980°С, охлажде-
ние с печью до комнатной температуры и затем старение при 750; 800 и 850°С.
По второй их охлаждали от 980°С до температуры второй ступени и выдержива-
ли в течение 7 h. В обоих случаях охлаждали со второй ступени обработки до
комнатной температуры на воздухе. Охлаждение с печью после выдержки 1 h
при 980°С приводит к более полному протеканию фазовых превращений и выде-
лению большего количества О-фазы по сравнению с охлаждением на воздухе от
этой же температуры (рис. 3а и 2b). При медленном охлаждении от высокотемпе-
ратурной ступени обработки и старении при различных температурах формиру-
ются практически однотипные структуры (рис. 3). Это обусловливает близкие
значения прочности сплава (табл. 2). Однако с повышением температуры старе-
ния пластичность существенно увеличивается (табл. 2).
После медленного охлаждения от высокотемпературной ступени до темпе-
ратуры старения и последующей изотермической выдержки формируются струк-
тура и свойства, как и после охлаждения с печью до комнатной температуры и
последующего старения.
Оценивали теперь жаропрочные свойства сплава. Для этого выбрали два
режима обработки: нагрев до 980°С, выдержка 1 h с последующим охлаждением
на воздухе до комнатной температуры и старение при 800 и 850°С в течение 7 h.
Исследования на кратковременную прочность при 650°С свидетельствуют, что
образцы разрушились при напряжениях 910 и 880 MPa, соответственно.
68
Также образцы испытывали после термической обработки по выбранным
режимам на длительную прочность на базе 100 h при 650°С с нагрузкой 350 MPa.
Все они разрушались после выдержки более 100 h.
Рис. 3. Микроструктура образцов из сплава ВТИ-4
после охлаждения с печью от 980°С до комнатной
температуры (a) и последующего старения
в течение 7 h при 750 (b); 800 (c) и 850°С (d).
Fig. 3. Microstructure of ВТИ-4 alloy specimens
after furnace-cooling from 980°C to room temperature (a),
and following ageing for 7 h at 750 (b); 800 (c)
and 850°C (d).
ВЫВОДЫ
Таким образом, чтобы достичь повышенной пластичности сплава ВТИ-4, не-
обходимо первую ступень обработки выполнять в трехфазной (β+α2+О)-области
с последующим медленным охлаждением до второй ступени. Для получения
высоких значений кратковременной и длительной прочности при повышенных
температурах охлаждать после изотермической выдержки в трехфазной области
необходимо на воздухе, а последующее старение осуществлять в интервале
800…850°С.
РЕЗЮМЕ. Вивчено вплив двоступеневої термічної обробки на формування фазового
складу та структури, а також механічні властивості листового напівфабрикату з жароміц-
ного сплаву ВТИ-4 на основі інтерметаліду Ti2AlNb. Виявлено, що, змінюючи температу-
ру першого ступеня обробки і температуру подальшого старіння, можна в широкому
діапазоні змінювати характеристики міцності і пластичності сплаву. Встановлено, що для
отримання структури, яка забезпечує відносне видовження 8...12%, температура першого
ступеня обробки повинна знаходитися в трифазній (β+α2+О)-області, а охолоджувати до
кімнатної температури або до температури другого ступеня обробки (800...850°С) слід з
піччю. Щоб одержати високі значення короткочасної і тривалої міцності при 650°С зі
збереженням помірної пластичності (3...5%), охолоджувати після ізотермічної витримки в
трифазній області слід у повітрі, а зістарювати в інтервалі 800...850°С упродовж 7 h.
SUMMARY. The effect of a two-stage heat treatment on the phase composition and struc-
ture formation, and also mechanical properties of a sheet semi-finished product made of refract-
tory ВТИ-4 based on Ti2AlNb intermetallide is studied. It is shown that changing the heating
temperature at the first stage and the temperature of the following ageing; it is possible to
change the strength and plastic characteristics of ВТИ-4 alloy in a wide range. It is stated that to
obtain the structure, being able to provide the elongation of 8...12%, the first stage temperature
should be within a three-phase (β+α2+О)-region, and cooling to the room temperature or to the
second stage temperature (800...850°С) should be conducted in furnace. Cooling after isother-
mal holding in a three-phase region should be realized in air, and the following ageing – in the
temperature range of 800...850°С for 7 h to obtain high values of short-time and long-term
strength at the temperature of 650°C with moderate values of plasticity (3...5%) being kept.
69
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и
науки РФ согласно постановления Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 218,
ГК № 02.G25.31.0104 на оборудовании ЦКП “АКМиТ” МАИ.
1. Антипов В. В. Стратегия развития титановых, магниевых, бериллиевых и алюминие-
вых сплавов // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – № S. – С. 157–167.
2. Новак А. В., Ночовная Н. А., Павлова Т. В. Состояние, проблемы и перспективы созда-
ния жаропрочных титановых сплавов для деталей ГТД // Тр. ВИАМ. – 2013. – № 3
(электронный журнал). Режим доступа: http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=20
3. Титановые сплавы в конструкциях и производстве авиадвигателей и авиационно-кос-
мической техники / Б. А. Колачев, Ю. С. Елисеев, А. Г. Братухин, В. Д. Талалаев; Под
ред. А. Г. Братухина. – М.: Изд-во МАИ, 2001. – 412 с.
4. Microstructural design and mechanical properties of a cast and heat-treated intermetallic
multi-phase γ-TiAl based alloy / E. Schwaighofer, H. Clemens, S. Mayer, J. Lindemann,
J. Klose, W. Smarsly, V. Guther // Intermetallics. – 2014. – 44. – Р. 128–140.
5. Влияние температуры деформации на микроструктуру и механическое поведение
литого интерметаллидного сплава TNM-B1 на основе алюминида титана γ-TiAl
/ А. В. Кузнецов, Г. С. Дьяконов, Г. Д. Шайсултанов, В. С. Соколовский, Г. А. Сали-
щев // Науч. ведомости Белгородск. гос. ун-та. Сер. Математика. Физика. – 2013. – 33,
№ 26. – С. 132–141.
6. Casting and Properties of Al-rich Ti–Al Alloys / M. Paninski, A. Drevermann, G.J. Schmitz,
M. Palm, F. Stein, M. Heil-Maier, N. Engberding, H. Saage, D. Sturm // Ti-2007 Science
and Technology, The Japan Institute. – 2007. – 1. – Р. 1059–1062.
7. Microstructure and mechanical properties of low and heavy alloyed γ-TiAl + α2-Ti3Al based
alloys subjected to different treatments / V. Imayev, T. Oleneva, R. Imayev, H.-J. Christ,
H.-J. Fecht. // Intermetallics. – 2012. – 26. – Р. 91–97.
8. Перспективы разработки новых титановых сплавов / В. Г. Анташев, Н. А. Ночовная,
А. А. Ширяев, А. Ю. Изотова // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машинострое-
ние. – 2011. – № S2. – С. 60–67.
9. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их пере-
работки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. – 2012.
– № S. – С. 7–17.
10. Фазовые и структурные превращения в сплаве на основе орторомбического алюмини-
да титана / А. А. Попов, А. Г. Илларионов, С. В. Гриб, С. Л. Демаков, М. С. Карабана-
лов, О. А. Елкина // Физика металлов и металловедение. – 2008. – 106, № 4. – C. 414–425.
11. Специфика плавки и способы получения слитков интерметаллидных титановых спла-
вов с повышенным содержанием ниобия / Н. А. Ночовная, Е. Б. Алексеев, К. К. Ясин-
ский, А. С. Кочетков // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение.
– 2011. – № S2. – C. 53–59.
12. Отработка технологии опытного жаропрочного сплава на основе интерметаллида
Ti2AlNb / Н. А. Ночовная, С. В. Скворцова, Д. С. Анищук, Е. Б. Алексеев, П. В. Панин,
О. З. Умарова // Титан. – 2013. – № 4. – С. 33–38.
13. Определение технологических параметров деформации опытного жаропрочного спла-
ва на основе интерметаллида Ti2AlNb / Е. Б. Алексеев, Н. А. Ночовная, С. В. Скворцо-
ва, П. В. Панин, О. З. Умарова // Титан. – 2014. – № 2. – С. 36–41.
14. Сплавы цветных металлов для авиационной техники / В. М. Воздвиженский, А. А. Жу-
ков, А. Д. Постнова, М. В. Воздвиженская; Под общ. ред. В. М. Воздвиженского.
– Рыбинск: РГАТА, 2002. – 220 с.
15. Влияние температуры на фазовый состав и структуру интерметаллидного сплава
ВТИ-4 / С. В. Скворцова, О. З. Умарова, И. А. Грушин, Е. О. Агаркова, Д. С. Анищук
// Титан. – 2015. – № 2. – С. 11–15.
Получено16.06.2015
|