Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС
Титановые сплавы имеют высокую прочность и коррозионную стойкость в широком диапазоне температур. При разработке перспективных сплавов необходимо повышать как рабочие температуры деталей и узлов будущих двигателей, так и их удельную прочность. В работе изучено влияние предварительного подогрева и ло...
Saved in:
| Published in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148639 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС / С.В. Ахонин, Э.Л. Вржижевский, В.Ю. Белоус, И.К. Петриченко // Автоматическая сварка. — 2017. — № 7 (765). — С. 53-58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859862621117743104 |
|---|---|
| author | Ахонин, С.В. Вржижевский, Э.Л. Белоус, В.Ю. Петриченко, И.К. |
| author_facet | Ахонин, С.В. Вржижевский, Э.Л. Белоус, В.Ю. Петриченко, И.К. |
| citation_txt | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС / С.В. Ахонин, Э.Л. Вржижевский, В.Ю. Белоус, И.К. Петриченко // Автоматическая сварка. — 2017. — № 7 (765). — С. 53-58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Автоматическая сварка |
| description | Титановые сплавы имеют высокую прочность и коррозионную стойкость в широком диапазоне температур. При разработке перспективных сплавов необходимо повышать как рабочие температуры деталей и узлов будущих двигателей, так и их удельную прочность. В работе изучено влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой экспериментальных титановых сплавов, легированных кремнием — псевдо α-сплава Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si и (α+β)-сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si. Сварные соединения дисперсионно-упрочненного титанового (α+β)-сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si имеют более высокий предел прочности, достигающий 1277 МПа, что соответствует 90 % прочности самого сплава. Долговременная прочность σ100 при температуре 600 оС сварного соединения титанового сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si составляет около 260 МПа, что находится на уровне 93 % длительной прочности основного металла.
Титанові сплави мають високу міцність і корозійну стійкість в широкому діапазоні температур. При розробці перспективних сплавів необхідно підвищувати як робочі температури деталей і вузлів майбутніх двигунів, так і їх питому міцність. В роботі вивчався вплив попереднього підігріву та локальної термообробки на структуру і властивості зварних з’єднань, виконаних електронно-променевим зварюванням експериментальних титанових сплавів, легованих кремнієм — псевдо α-сплаву Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si і (α+β)-сплаву Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si. Зварні з’єднання дісперсійно-зміцненого титанового (α+β)-сплаву Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si мають більш високу межу міцності, що досягає 1277 МПа, що відповідає 90 % міцності самого сплаву. Довготривала міцність σ100 при температурі 600 оС зварного з’єднання титанового сплаву Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si становить близько 260 МПа, що знаходиться на рівні 93 % тривалої міцності основного металу.
Titanium alloys have high strength and corrosion resistance in a broad temperature range. When developing promising alloys, it is necessary to increase both working temperatures of parts and components of future engines, and their specific strength. The work is a study of the influence of preheating and local heat treatment on the structure and properties of EB welded joints of experimental silicon-containing titanium alloys, namely pseudo α-alloy Ti-5.6Al-2.2Sn-3.5Zr-0.4Mo-1V-0.6Si and (α+β)-alloy Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si. Welded joints of dispersion strengthened titanium (α+β)-alloy Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si have higher ultimate strength, reaching 1277 A that corresponds to 90% of that of the alloy proper. Longterm strength ~100 at 600 C temperature of welded joint of Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si titanium alloy is equal to about 260 MPa that is on the level of 93% of long-term strength of base metal.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:46:37Z |
| format | Article |
| fulltext |
РОИ ВО СТВЕ РА Е
53ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017
doi.org/10.15407/as2017.07.09 УДК 621.791.947.2
влияние преДварителЬного поДогрева
и лоКалЬной термооБраБотКи на стрУКтУрУ
и свойства соеДинений Дисперсионно-
УпроЧненных легированных Кремнием
титановых сплавов, выполненных элс
С. В. АХОНИН, Э. Л. ВРЖИЖЕВСКИЙ, В. Ю. БЕЛОУС, И. К. ПЕТРИЧЕНКО
иэс им. е. о. патона нан Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
титановые сплавы имеют высокую прочность и коррозионную стойкость в широком диапазоне температур. при раз-
работке перспективных сплавов необходимо повышать как рабочие температуры деталей и узлов будущих двигателей,
так и их удельную прочность. в работе изучено влияние предварительного подогрева и локальной термообработки
на структуру и свойства сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой экспериментальных тита-
новых сплавов, легированных кремнием — псевдо α-сплава Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si и (α+β)-сплава
Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si. сварные соединения дисперсионно-упрочненного титанового (α+β)-спла-
ва Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si имеют более высокий предел прочности, достигающий 1277 мпа,
что соответствует 90 % прочности самого сплава. Долговременная прочность σ100 при температуре 600
ос сварного
соединения титанового сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si составляет около 260 мпа, что находится
на уровне 93 % длительной прочности основного металла. Библиогр. 12, рис. 4, табл. 3.
К л ю ч е в ы е с л о в а : титан, титановые сплавы, дисперсионное упрочнение, электронно-лучевая сварка, структура,
свойства, прочность, долговременная прочность
титановые сплавы имеют высокую прочность и
коррозионную стойкость в широком диапазоне
температур. при разработке конкурентоспособ-
ных двигателей необходимо повышать как рабо-
чие температуры деталей и узлов будущих двига-
телей, так и их удельную прочность [1]. в первую
очередь этого можно достичь за счет повышения
легирования титанового сплава. традиционно
жаропрочные титановые сплавы, такие как вт3,
вт9, вт8 относятся к группе псевдо α-сплавов,
однако в последние годы проводятся исследо-
вания в направлении разработки и двухфазных
жаропрочных (α+β)-титановых сплавов. так, на-
пример, жаропрочный сплав вт25У [2], у которо-
го σв = 1080 мпа при 20 оC и σв = 784 мпа при
550 оC, что превышает соответствующие значе-
ния многих жаропрочных однофазных α-сплавов
или псевдо α-сплавов [3]. в случае с дисперсион-
но-упрочненными (α+β)-титановыми сплавами их
прочность также выше, что делает их потенциально
более перспективными для применения в двигателе-
строении [4, 5]. Кремний как легирующий элемент
повышает жаропрочность титановых сплавов за
счет блокирования движения дислокаций. однако
растворимость кремния в α-титане очень небольшая
— на уровне десятых долей процента (менее 0,2 %
при 600 оC). Даже небольшие изменения концентра-
ции кремния могут приводить к изменению свойств
как основного металла (ом), так и их сварных со-
единений. существенным недостатком дисперсион-
но-упрочненных титановых сплавов является слож-
ность сварки, связанная с возникновением холодных
трещин в сварных соединениях. поэтому электрон-
но-лучевая сварка (элс) таких сплавов требует приме-
нения дополнительных технологических операций, та-
ких как предварительный подогрев и послесварочная
термообработка. Усложнение процесса изготовления
деталей из жаропрочных титановых сплавов требует
совершенствования технологии их сварки, особен-
но титановых сплавов, дополнительно легированных
кремнием.
Целью работы является определение влияния
предварительного подогрева и локальной термо-
обработки в камере для элс на свойства сварных
соединений экспериментальных титановых спла-
вов, легированных кремнием.
изучались свойства сварных соединений, вы-
полненных элс, двух типов титановых сплавов, ко-
торые относятся к псевдо α-сплавам и (α+β)-спла-
вам: сплав 1 (Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si
— псевдо α-сплав с коэффициентом стабилизации
β-фазы Kβ = 0,1); сплав 2 (Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–
1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si — двухфазный (α+β)-сплав
мартенситного типа с Kβ = 0,33).
выплавку слитков осуществляли на гарни-
сажной электронно-лучевой установке исв-004
© с. в. ахонин, э. л. вржижевский, в. Ю. Белоус, и. К. петриченко, 2017
РОИ ВО СТВЕ РА Е
54 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017
рис. 2. микроструктура ом (а) и металла шва дисперсионно-упрочненного титанового сплава 1, выполненного элс (б– г)
[6]. химический состав обоих сплавов приведен
в табл. 1. полученные слитки прокатывались до
толщины 13 мм. после проката для стабилизации
структуры и снятия напряжений пластины под-
вергались отжигу при температуре 800 оC на про-
тяжении 1 ч.
выполняли сварку образцов размером
150×70×13 мм. сварку осуществляли за один
проход на установке эла60/60. Для каждого из
этих исследуемых сплавов были выполнены три
разных предварительных нагрева до 200, 300 и
400 ос, контроль температуры осуществлялся с
помощью термопар, прикрепленных с корневой
стороны шва. подробная методика опубликована
в работе [7]. сварку выполняли на режиме: Uуск =
= 60 квт, Iлуча = 80 ма, V = 7 мм/с. внешний вид
сварного соединения опытного (α+β)-титанового
сплава с дисперсионным упрочнением, выполнен-
ного элс с предварительным подогревом и по-
следующей локальной электронно-лучевой тер-
мообработкой, приведен на рис. 1.
среди дефектов, которые чаще всего наблюда-
лись в сварных соединениях обоих сплавов, были
холодные трещины, причем трещины образовыва-
лись как в верхней части швов, так и в зоне тер-
мического влияния (Зтв). эффективным техноло-
гическим приемом для предотвращения холодных
трещин при элс является локальная термообра-
ботка непосредственно после сварки [8]. поэтому
для получения свободных от трещин качествен-
ных соединений непосредственно после свар-
ки выполняли локальную термообработку (лто)
полученных соединений в лучевой камере. лто
включала нагрев до 900 ос и выдержку на протя-
жении 5 мин. после лто холодные трещины в со-
единении отсутствуют.
экспериментальный сплав 1 в состоянии по-
сле проката и последующего отжига имеет пла-
стинчатую структуру с концентрацией силицидов
на границах пластин (рис. 2, а), что связано с тем,
что содержание кремния в этом сплаве находит-
ся выше предела его растворимости в α-фазе. Как
известно, максимальная растворимость кремния в
α-фазе составляет 0,45 % при температуре 860 оC,
а минимальная менее 0,2 % при 600 оC [9]. Кро-
ме того, растворимость кремния в титане может
снижаться при наличии других легирующих эле-
Т а б л и ц а 1 . Химический состав дисперсионно-упрочненных титановых сплавов, легированных кремнием
сплав
содержание легирующих элементов, мас. % КβAl Sn Zr Mo V Nb Si
1 5,6 2,2 3,5 0,4 1,0 - 0,6 0,1
2 4,3 4,4 6,0 1,6 0,7 4,3 0,4 0,33
рис. 1. внешний вид сварного соединения титанового спла-
ва 2 с предварительным электронно-лучевым подогревом при
температуре 200 ос: а — лицевая сторона; б — корень шва
РОИ ВО СТВЕ РА Е
55ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017
ментов, таких как, например, алюминий [10, 11].
исследования структуры выполненных сварных
соединений показали, что металл шва экспери-
ментального сплава 1 в состоянии после сварки и
лто состоит из удлиненных в направлении тепло-
отвода первичных β-зерен с пластинчатой α-фазой
в объеме зерен (рис. 2, б). после сварки частицы
силицидов локализуются как по границам β-зерен,
так и в объеме зерна (рис. 2, в). размер пластин-
чатой α´-фазы составляет 0,3…1,5 мкм, а сили-
цидных выделений — 0,1…0,2 мкм. после тер-
мообработки частицы силицидов располагаются
преимущественно на границах α-пластин (рис. 2,
г) как и в ом. в околошовной зоне Зтв после на-
грева до температур, превышающих температуру
полиаморфного превращения (тпп), формируются
большие равноосные зерна β-фазы. при охлажде-
нии до температур ниже тпп в объеме первичных
β-зерен также, как и в шве, происходит β→α´-пре-
вращение с формированием пластинчатой α´-фазы
(рис. 3, а). после термообработки силициды также
преимущественно обрамляют границы α-пластин
(рис. 3, б).
в работе [12] показано, что для структурно-фа-
зового состояния металла зоны сплавления свар-
ного соединения титанового сплава 1 характер-
но формирование пластинчатых α- и β-структур
вытянутой формы, при этом образуются фазовые
выделения интерметаллидов различного стехио-
метрического состава, такие как Ti3Si; Ti5Si3; (Ti,
Zr)5(Si, Al)3; (Ti, Zr)2(Si, Al) и TiSi. эти интерме-
таллидные фазы существенно отличаются как по
размерам, так и по их распределению. средний
диаметр интерметаллидных выделений состав-
ляет 0,1…0,2 мкм. места фазовых выделений со-
провождаются образованием в этих зонах плот-
ных дислокационных скоплений. наличие сильно
вытянутых структурно-фазовых образований спо-
собствует снижению пластичности металла свар-
ного соединения и, соответственно, увеличению
склонности к образованию трещин [12].
экспериментальный сплав 2 относится к
(α+β)-сплавам мартенситного типа. содержание
кремния в этом сплаве находится несколько выше
предела его растворимости в α-фазе. ом спла-
ва 2 имеет тонкопластинчатую структуру (рис. 4,
а). сварной шов этого сплава состоит из первич-
ных β-зерен различной формы (рис. 4, б). в объе-
ме первичных зерен фиксируется метастабильная
мартенситная α´-фаза (рис. 4, в). на фоне игольча-
той структуры заметны очень дисперсные части-
цы силицидов титана, расположенные как на гра-
ницах, так и в объеме зерна (рис. 4, г).
в Зтв сплава 2 можно выделить три структур-
но отличающиеся участка. околошовная зона со-
стоит из равноосных полиэдрических первичных
β-зерен с игольчатой морфологией α´-фазы (рис. 3,
в). Далее от шва расположен участок Зтв, где
происходит частичная рекристаллизация с обра-
зованием мелких равноосных зерен. вблизи ом
находится участок Зтв, который нагревался до
температур, ниже тпп и температуры рекристал-
лизации, и наследует структуру ом, но имеет сла-
бую травимость. в некоторых локальных местах
Зтв мелкие равноосные зерна окружены эвтекти-
кой (рис. 3, г) с высоким содержанием кремния.
микроструктура в зоне сплавления представлена
также, как и для псевдо-α-сплава пластинчатыми
α- и β-фазами мартенситного типа. в целом струк-
тура металла шва и Зтв сплава 2 более однород-
ная и мелкодисперсная по сравнению со спла-
вом 1. Как показано в работе [12], главное отличие
в структуре Зтв соединений этих сплавов состо-
ит в меньших размерах (α, β)-составляющих и ин-
терметаллидных фаз. так, размеры пластинчатых
структур составляют 0,2…0,5 мкм, а средний ди-
рис. 3. микроструктура метала Зтв дисперсионно-упрочненных титановых сплавов, выполненных элс: а, б — сплав 1; в, г
— сплав 2 (а, в, г — после сварки; б — после лто)
РОИ ВО СТВЕ РА Е
56 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017
Т а б л и ц а 2 . Механические свойства основного метала и сварных соединений дисперсионно-упрочненных титано-
вых сплавов, выполненных ЭЛС*
материал
температура
предварительного
подогрева, ос
температура (ос);
продолжительность
(мин) лто
σт, мпа σв, мпа Ударная вязкость
KCV, Дж/см2 примечания
сплав 1
- - 1106,4 1208,2 9,05 основной металл
- - 1309,7 - хрупкое разрушение
200 - 1187,6 5,4 хрупкое разрушение
200 900; 10 810,5 1182,9 5,3 -
300 - - 1167,7 5,1 -
300 900; 10 743,3 1089,0 4,9 -
400 - - 1192,0 4,4 -
400 900; 10 789,8 1132,8 3,4
сплав 2
- - 1329,2 1422,2 4,2 основной металл
- - - 1360,2 2,2 хрупкое разрушение
200 - - 1293,0 4,7 -
200 900; 10 - 1277,8 4,6 -
300 - - 1241,6 4,8 -
300 900; 10 - 1219,8 4,5 -
400 - - 1329,7 4,5 -
400 900; 10 - 1274,9 1,8 -
* приведенные средние значения после испытания трех образцов.
аметр интерметаллидных выделений составляет
0,01…0,06 мкм, что меньше в 2...3 раза в попе-
речном сечении по сравнению с соответствующей
зоной псевдо-α-сплава. при этом распределение
силицидных и интерметаллидных фаз более рав-
номерное по объему всего металла.
таким образом, дисперсионно-упрочненный
титановый сплав 2 имеет меньшие размеры (α,
β)-составляющих, а также силицидных и интер-
металлидных фаз, по сравнению со сплавом 1, но
наличие вытянутых пластинчатых структур будет
способствовать, хотя и в меньшей степени, сниже-
нию пластичности и соответственно к появлению
склонности к образованию трещин в сварном сое-
динении, что указывает на необходимость локаль-
ной послесварочной термической обработки.
анализ механических характеристик сварных
соединений обоих сплавов представлен в табл. 2.
прочность сварных соединений сплава 2 выше на
8 % прочности соединений сплава 1 при практи-
чески равной ударной вязкости образцов с острым
надрезом. Увеличение температуры предваритель-
ного подогрева до 300 и 400 °с не сказывается
благоприятно на свойствах сварных соединений, а
приводит к снижению ударной вязкости соеди-
нений обоих сплавов.
проведенные исследования позволили сделать
вывод, что для элс сплава 2 оптимальной тем-
пературой предварительного подогрева является
200 ос. в этом случае прочность сварных соеди-
нений находится на уровне 90 % прочности ом.
поскольку сварные соединения дисперсион-
но-упрочненного титанового сплава 2 имеют бо-
лее однородную структуру с меньшими в 2..3 раза
размерами (α, β)-составляющих и силицидных
фаз, а также более высокие механические свой-
рис. 4. микроструктура ом (а) и металла шва дисперсионно-упрочненного титанового сплава 2, выполненного элс (б–г)
РОИ ВО СТВЕ РА Е
57ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017
ства, то для этого сплава были выполнены ис-
следования на длительную прочность как самого
сплава, так и его сварных соединений. испыта-
ния проводили согласно гост 10145–81 «метал-
лы. метод испытания на длительную прочность».
Для этого были изготовлены стандартные образ-
цы типа ми-83 с цилиндрической частью диа-
метром 5,0 мм, которые устанавливали в захваты
разрывной машины мп-3г (гост 1533–81). тем-
пература испытаний образцов составляла 600 ос и
поддерживалась постоянной с точностью ± 2 ос.
полученные результаты приведены в табл. 3.
анализ полученных результатов позволил по-
строить зависимость: нагрузка (σ, мпа) — вре-
мя до разрушения (τ, ч) и сделать следующие
выводы: долговременная прочность σ100 ом ти-
танового сплава 2 с дисперсионным упрочнением
составляет около 280 мпа, долговременная проч-
ность σ100 сварного соединения титанового спла-
ва 2 составляет около 260 мпа.
таким образом, проведенные исследования по-
зволили сделать вывод, что длительная прочность
сварного соединения титанового сплава 2 с диспер-
сионным упрочнением, полученного методом элс
с предварительным подогревом при температуре
200 ос и лто электронным лучом в сварочной ка-
мере при температуре 600 ос находится на уровне
93 % длительной прочности ом.
Выводы
1. сварные соединения, выполненные элс, диспер-
сионно-упрочненного титанового псевдо α-сплава
Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si имеют раз-
меры α′-фазы в пределах 0,3…1,5 мкм, силицидных
выделений 0,1…0,2 мкм, при этом предел прочности
соединений достигает 1182 мпа, что составляет
97 % прочности самого сплава.
2. сварные соединения дисперсно-упрочненно-
го титанового (α+β)-сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–
1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si имеют высокий предел
прочности, достигающий 1277 мпа, что соответ-
ствует 90 % прочности самого сплава, а также в
2…3 раза меньшие размеры (α, β)-составляющих
и интерметаллидных фаз, однако склонны к обра-
зованию трещин и требуют проведения локальной
послесварочной термической обработки.
3. оптимальная температура предварительно-
го подогрева при элс жаропрочных титановых
α-сплава Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si
и (α+β)-сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–
4,3Nb–0,4Si составляет 200 ос.
4. Долговременная прочность σ100 при темпе-
ратуре 600 °с сварного соединения титанового
сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–
0,4Si составляет около 260 мпа, что находится на
уровне 93 % длительной прочности ом.
Список литературы
1. мухин в. с. (2007) Основы технологии машинострое-
ния (авиадвигателестроения). Уфа, изд-во УгатУ.
2. ильенко в. м., Шалин р. е. (1995) титановые спла-
вы для авиационных газотурбинных двигателей. Титан
(вилс), 1-2, 25.
3. ильин а. а., Колачев Б. а., полькин и. с. (2009) Тита-
новые сплавы. Состав, структура, свойства: справоч-
ник. москва, вилс – мати.
4. иванов в. и., ясинский К. К. (1996) эффективность
применения жаропрочных сплавов на основе интер-
металлидов Ti3Al и TiAl для работы при температурах
600...800 °C в авиакосмической технике. Технология лег-
ких сплавов, 3, 12–25.
5. солонина о. п., глазунов с. г. (1996) Жаропрочные ти-
тановые сплавы. справочник. москва, металлургия.
6. левицкий н. и., матвинец е. а., лапшук т. в. и др.
(2012) получение сложнолегированных титановых спла-
вов методом электронно-лучевой гарнисажной плавки.
Металл и литье Украины, 4, 6–9.
7. вржижевский э. л., сабокарь в. К., ахонин с. в., пе-
триченко и. К. (2013) влияние локальной термической
обработки при элс титановых сплавов с силицидным
упрочнением на механические свойства металла швов.
Автоматическая сварка, 2, 21–24.
8. лясоцкая B. C., лысенков Ю. т. герасименко A. B. и др.
(1985) влияние локальной термической обработки на
структуру и свойства сварных соединений сплава вт6ч.
Авиационная промышленность, 11, 57–59.
9. аношкин н. Ф., сигалов Ю. м. (2002) титановые спла-
вы с повышенной жаропрочностью. Технология легких
сплавов, 1, 38–50.
10. Цвиккер У. (1979) Титан и его сплавы. москва, метал-
лургия.
11. Корнилов и. и., Будберг п. Б. (1961) Диаграммы состоя-
ния двойных и тройных систем. москва, винити.
12. маркашова л. и., ахонин с. в., григоренко г. м. и др.
(2012) структура и свойства сварных соединений тита-
новых сплавов, легированных кремнием. Автоматиче-
ская сварка, 11, 7–17.
Т а б л и ц а 3 . Длительная прочности титанового сплава 2 и его сварных соединений при температуре 600 оС
тип образца нагрузка σ, мпа время
до разрушения, τ, ч
относительное
удлинение δ, %
относительное
сужение ψ, %
основной металл
650 2,15 9,2 18,6
600 3,10 14,6 39,2
450 19,00 26,9 50,6
400 19,30 22,0 61,6
350 26,30 26,4 54,9
300 58,00 21,3 69,7
сварное соединение
260 87,00 11,9 18,3
260 120,00 9,2 6,75
300 37,00 10,4 13,9
РОИ ВО СТВЕ РА Е
58 ISSN 0005-111X АВТОМАТИЧЕСКАЯ СВАРКА, №7 (765), 2017
Preferences
1. Mukhin, V.S. (2007) Principles of technology of machine
building (aircraft engine building). Ufa, UGATU.
2. Ilienko, V.M., Shalin, R.E. (1995) Titanium alloys for aircraft
gas-turbine engines. Titan (VILS), 1-2, 25.
3. Iliin, A.A., Kolachev, B.A., Polkin, I.S. (2009) Titanium
alloys. Composition, structure, properties: Refer. book.
Moscow, VILS-MATI.
4. Ivanov, V.I., Yasinsky, K.K. (1996) Efficiency of application
of heat-resistant alloys based on Ti3Al and TiAl intermetallics
for operation at temperatures of 600-800 °C in aerospace
engineering. Tekhnologiya Lyogkikh Splavov, 3, 12–25.
5. Solonina, O.P., Glazunov, S.G. (1996) Heat-resistant
titanium alloys: Refer. Book. Moscow, Metallurgiya.
6. Levitsky, N.I., Matvinets, E.A., Lapshuk, T.V. et al. (2012)
Producing of complexly-doped titanium alloys by method of
electron-beam skull melting. Metall i Lityo Ukrainy, 4, 6-9.
7. Vrzhizhevsky, E.L., Sabokar, V.K., Akhonin, S.V. et al.
(2013) Influence of local heat treatment at EBW of titanium
alloys with silicide strengthening on mechanical properties
of weld metal. The Paton Welding J., 2, 20-23.
8. Lyasotskaya, V.S., Lysenkov, Yu.T., Gerasimenko, A.V.
et al. (1985) Influence of local heat treatment on structure
and properties of VT6ch alloy welded joints. Avitsionnaya
Promyshlennost, 11, 57-59.
9. Anoshkin, N.F., Sigalov, Yu.M. (2002) Titanium alloys with
higher heat resistance. Tekhnologiya Lyogkikh Splavov, 1,
38-50.
10. Zvikker, U. (1979) Titanium and its alloys. Moscow, Me-
tallurgiya.
11. Kornilov, I.I., Budberg, P.B. (1961) State diagrams of binary
and ternary systems. Moscow, VINITI.
12. Markashova, L.I., Akhonin, S.V., Grigorenko, G.M. et al. (2012)
Structure and properties of welded joints on titanium alloys
containing silicon additions. The Paton Welding J., 11, 6-15.
с. в. ахонін, е. л. вржижевський,
в. Ю. Білоус, І. К. петриченко
ІеЗ ім. Є. о. патона нан України.
03680, м. Київ-150, вул. Казимира малевича, 11.
E-mail: office@paton.kiev.ua
вплив попереДнЬого пІДІгрІвУ І лоКалЬної
термооБроБКи на стрУКтУрУ І властивостІ
З’ЄДнанЬ ДисперсІйно-ЗмІЦнених
легованих КремнІЄм титанових сплавІв,
виКонаних епЗ
титанові сплави мають високу міцність і корозійну стійкість
в широкому діапазоні температур. при розробці перспектив-
них сплавів необхідно підвищувати як робочі температури
деталей і вузлів майбутніх двигунів, так і їх питому міцність.
в роботі вивчався вплив попереднього підігріву та локальної
термообробки на структуру і властивості зварних з’єднань,
виконаних електронно-променевим зварюванням експери-
ментальних титанових сплавів, легованих кремнієм — псевдо
α-сплаву Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si і (α+β)-спла-
ву Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si. Зварні
з’єднання дісперсійно-зміцненого титанового (α+β)-сплаву
Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si мають більш
високу межу міцності, що досягає 1277 мпа, що відповідає
90 % міцності самого сплаву. Довготривала міцність σ100 при
температурі 600 ос зварного з’єднання титанового сплаву Ti–
4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si становить близь-
ко 260 мпа, що знаходиться на рівні 93 % тривалої міцності
основного металу. Бібліогр. 12, рис. 4, табл. 3.
Ключові слова: титан, титанові сплави, дисперсійне зміцнен-
ня, електронно-променеве зварювання, структура, властиво-
сті, міцність, довготривала міцність
S. V. Akhonin, E. L. Vrzhizhevskii,
V. Yu. Belous, I. K. Petrichenko
E. O. Paton Electric Welding Institute of NASU.
11 Kazimir Malevich str., 03680.
E-mail: office@paton.kiev.ua
INFLUENCE OF PREHEATING PARAMETERS
AND LOCAL HEAT TREATMENT ON STRUCTURE
AND PROPERTIES OF DISPERSION-STRENGTHENED
JOINTS OF SILICON-CONTAINING TITANIUM ALLOYS
MADE BY ELECTRON BEAM WELDING
Titanium alloys have high strength and corrosion resistance in
a broad temperature range. When developing promising alloys,
it is necessary to increase both working temperatures of parts
and components of future engines, and their specific strength.
The work is a study of the influence of preheating and local heat
treatment on the structure and properties of EB welded joints of
experimental silicon-containing titanium alloys, namely pseudo
α-alloy Ti-5.6Al-2.2Sn-3.5Zr-0.4Mo-1V-0.6Si and (α+β)-alloy
Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si. Welded joints of
dispersion strengthened titanium (α+β)-alloy Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-
1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si have higher ultimate strength, reaching
1277 A that corresponds to 90% of that of the alloy proper. Long-
term strength ~100 at 600 C temperature of welded joint of Ti-
4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si titanium alloy is equal
to about 260 MPa that is on the level of 93% of long-term strength
of base metal. 12 References, 4 Figures, 3 Tables.
Keywords: titanium, titanium alloy, dispersion strengthening,
electron beam welding, structure, properties, strength, long-term
strength
поступила в редакцию 15.05.2017
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148639 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0005-111X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:46:37Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ахонин, С.В. Вржижевский, Э.Л. Белоус, В.Ю. Петриченко, И.К. 2019-02-18T16:50:46Z 2019-02-18T16:50:46Z 2017 Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС / С.В. Ахонин, Э.Л. Вржижевский, В.Ю. Белоус, И.К. Петриченко // Автоматическая сварка. — 2017. — № 7 (765). — С. 53-58. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.07.09 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148639 К 621.791.947.2 Титановые сплавы имеют высокую прочность и коррозионную стойкость в широком диапазоне температур. При разработке перспективных сплавов необходимо повышать как рабочие температуры деталей и узлов будущих двигателей, так и их удельную прочность. В работе изучено влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой экспериментальных титановых сплавов, легированных кремнием — псевдо α-сплава Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si и (α+β)-сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si. Сварные соединения дисперсионно-упрочненного титанового (α+β)-сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si имеют более высокий предел прочности, достигающий 1277 МПа, что соответствует 90 % прочности самого сплава. Долговременная прочность σ100 при температуре 600 оС сварного соединения титанового сплава Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si составляет около 260 МПа, что находится на уровне 93 % длительной прочности основного металла. Титанові сплави мають високу міцність і корозійну стійкість в широкому діапазоні температур. При розробці перспективних сплавів необхідно підвищувати як робочі температури деталей і вузлів майбутніх двигунів, так і їх питому міцність. В роботі вивчався вплив попереднього підігріву та локальної термообробки на структуру і властивості зварних з’єднань, виконаних електронно-променевим зварюванням експериментальних титанових сплавів, легованих кремнієм — псевдо α-сплаву Ti–5,6Al–2,2Sn–3,5Zr–0,4Mo–1V–0,6Si і (α+β)-сплаву Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si. Зварні з’єднання дісперсійно-зміцненого титанового (α+β)-сплаву Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si мають більш високу межу міцності, що досягає 1277 МПа, що відповідає 90 % міцності самого сплаву. Довготривала міцність σ100 при температурі 600 оС зварного з’єднання титанового сплаву Ti–4,3Al–4,4Sn–6Zr–1,6Mo–0,7V–4,3Nb–0,4Si становить близько 260 МПа, що знаходиться на рівні 93 % тривалої міцності основного металу. Titanium alloys have high strength and corrosion resistance in a broad temperature range. When developing promising alloys, it is necessary to increase both working temperatures of parts and components of future engines, and their specific strength. The work is a study of the influence of preheating and local heat treatment on the structure and properties of EB welded joints of experimental silicon-containing titanium alloys, namely pseudo α-alloy Ti-5.6Al-2.2Sn-3.5Zr-0.4Mo-1V-0.6Si and (α+β)-alloy Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si. Welded joints of dispersion strengthened titanium (α+β)-alloy Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si have higher ultimate strength, reaching 1277 A that corresponds to 90% of that of the alloy proper. Longterm strength ~100 at 600 C temperature of welded joint of Ti-4.3Al-4.4Sn-6Zr-1.6Mo-0.7V-4.3Nb-0.4Si titanium alloy is equal to about 260 MPa that is on the level of 93% of long-term strength of base metal. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Производственный раздел Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС Вплив попереднього підігріву і локальної термообробки на структуру і властивості з’єднань дисперсійно-зміцнених легованих кремнієм титанових сплавів, виконаних ЕПЗ Influence of preheating parameters and local heat treatment on structure and properties of dispersion-strengthened joints of silicon-containing titanium alloys made by electron beam welding Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС Ахонин, С.В. Вржижевский, Э.Л. Белоус, В.Ю. Петриченко, И.К. Производственный раздел |
| title | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС |
| title_alt | Вплив попереднього підігріву і локальної термообробки на структуру і властивості з’єднань дисперсійно-зміцнених легованих кремнієм титанових сплавів, виконаних ЕПЗ Influence of preheating parameters and local heat treatment on structure and properties of dispersion-strengthened joints of silicon-containing titanium alloys made by electron beam welding |
| title_full | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС |
| title_fullStr | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС |
| title_full_unstemmed | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС |
| title_short | Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных ЭЛС |
| title_sort | влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных легированных кремнием титановых сплавов, выполненных элс |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148639 |
| work_keys_str_mv | AT ahoninsv vliâniepredvaritelʹnogopodogrevailokalʹnoitermoobrabotkinastrukturuisvoistvasoedineniidispersionnoupročnennyhlegirovannyhkremniemtitanovyhsplavovvypolnennyhéls AT vržiževskiiél vliâniepredvaritelʹnogopodogrevailokalʹnoitermoobrabotkinastrukturuisvoistvasoedineniidispersionnoupročnennyhlegirovannyhkremniemtitanovyhsplavovvypolnennyhéls AT belousvû vliâniepredvaritelʹnogopodogrevailokalʹnoitermoobrabotkinastrukturuisvoistvasoedineniidispersionnoupročnennyhlegirovannyhkremniemtitanovyhsplavovvypolnennyhéls AT petričenkoik vliâniepredvaritelʹnogopodogrevailokalʹnoitermoobrabotkinastrukturuisvoistvasoedineniidispersionnoupročnennyhlegirovannyhkremniemtitanovyhsplavovvypolnennyhéls AT ahoninsv vplivpoperednʹogopídígrívuílokalʹnoítermoobrobkinastrukturuívlastivostízêdnanʹdispersíinozmícnenihlegovanihkremníêmtitanovihsplavívvikonanihepz AT vržiževskiiél vplivpoperednʹogopídígrívuílokalʹnoítermoobrobkinastrukturuívlastivostízêdnanʹdispersíinozmícnenihlegovanihkremníêmtitanovihsplavívvikonanihepz AT belousvû vplivpoperednʹogopídígrívuílokalʹnoítermoobrobkinastrukturuívlastivostízêdnanʹdispersíinozmícnenihlegovanihkremníêmtitanovihsplavívvikonanihepz AT petričenkoik vplivpoperednʹogopídígrívuílokalʹnoítermoobrobkinastrukturuívlastivostízêdnanʹdispersíinozmícnenihlegovanihkremníêmtitanovihsplavívvikonanihepz AT ahoninsv influenceofpreheatingparametersandlocalheattreatmentonstructureandpropertiesofdispersionstrengthenedjointsofsiliconcontainingtitaniumalloysmadebyelectronbeamwelding AT vržiževskiiél influenceofpreheatingparametersandlocalheattreatmentonstructureandpropertiesofdispersionstrengthenedjointsofsiliconcontainingtitaniumalloysmadebyelectronbeamwelding AT belousvû influenceofpreheatingparametersandlocalheattreatmentonstructureandpropertiesofdispersionstrengthenedjointsofsiliconcontainingtitaniumalloysmadebyelectronbeamwelding AT petričenkoik influenceofpreheatingparametersandlocalheattreatmentonstructureandpropertiesofdispersionstrengthenedjointsofsiliconcontainingtitaniumalloysmadebyelectronbeamwelding |