Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn
The phase composition, structure, and mechanical properties of Ti-rich alloys of the Ti–Dy–Sn system are studied. It is shown that plasticity at 20 °C of as-cast and annealed Ti–Dy–Sn alloys decreases versus tin concentration. The concentration dependence of plasticity at 800 °C of as-cast and annea...
Saved in:
| Date: | 2007 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2007
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1829 |
| 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: | Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn / М.В. Буланова, Ю.Н. Подрезов, Ю.В. Фартушная, А.Н. Рафал, С.А. Фирстов // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 95–104. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1829 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Буланова, М.В. Подрезов, Ю.Н. Фартушная, Ю.В. Рафал, А.Н. Фирстов, С.А. 2008-09-02T17:55:54Z 2008-09-02T17:55:54Z 2007 Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn / М.В. Буланова, Ю.Н. Подрезов, Ю.В. Фартушная, А.Н. Рафал, С.А. Фирстов // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 95–104. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1829 669.295+669.017.01+539.4 The phase composition, structure, and mechanical properties of Ti-rich alloys of the Ti–Dy–Sn system are studied. It is shown that plasticity at 20 °C of as-cast and annealed Ti–Dy–Sn alloys decreases versus tin concentration. The concentration dependence of plasticity at 800 °C of as-cast and annealed alloys shows the maximum at 10–15% (аt.) Sn. The values of yield stress and ultimate stress at 20 and 800 °C of both as-cast and annealed alloys demonstrate the maxima at 10–15% (аt.) tin, as well. This corresponds to the <β*–Ti>+<Dy5Sn3>/<β*–Ti>+<Ti3Sn>+<Dy5Sn3> phase boundary. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Матеріалознавство Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn |
| spellingShingle |
Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn Буланова, М.В. Подрезов, Ю.Н. Фартушная, Ю.В. Рафал, А.Н. Фирстов, С.А. Матеріалознавство |
| title_short |
Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn |
| title_full |
Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn |
| title_fullStr |
Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn |
| title_full_unstemmed |
Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn |
| title_sort |
фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы ti–dy–sn |
| author |
Буланова, М.В. Подрезов, Ю.Н. Фартушная, Ю.В. Рафал, А.Н. Фирстов, С.А. |
| author_facet |
Буланова, М.В. Подрезов, Ю.Н. Фартушная, Ю.В. Рафал, А.Н. Фирстов, С.А. |
| topic |
Матеріалознавство |
| topic_facet |
Матеріалознавство |
| publishDate |
2007 |
| language |
Russian |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| description |
The phase composition, structure, and mechanical properties of Ti-rich alloys of the Ti–Dy–Sn system are studied. It is shown that plasticity at 20 °C of as-cast and annealed Ti–Dy–Sn alloys decreases versus tin concentration. The concentration dependence of plasticity at 800 °C of as-cast and annealed alloys shows the maximum at 10–15% (аt.) Sn. The values of yield stress and ultimate stress at 20 and 800 °C of both as-cast and annealed alloys demonstrate the maxima at 10–15% (аt.) tin, as well. This corresponds to the <β*–Ti>+<Dy5Sn3>/<β*–Ti>+<Ti3Sn>+<Dy5Sn3> phase boundary.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1829 |
| citation_txt |
Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti–Dy–Sn / М.В. Буланова, Ю.Н. Подрезов, Ю.В. Фартушная, А.Н. Рафал, С.А. Фирстов // Доп. НАН України. — 2007. — N 6. — С. 95–104. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT bulanovamv fazovyisostavstrukturaimehaničeskiesvoistvabogatyhtitanomsplavovsistemytidysn AT podrezovûn fazovyisostavstrukturaimehaničeskiesvoistvabogatyhtitanomsplavovsistemytidysn AT fartušnaâûv fazovyisostavstrukturaimehaničeskiesvoistvabogatyhtitanomsplavovsistemytidysn AT rafalan fazovyisostavstrukturaimehaničeskiesvoistvabogatyhtitanomsplavovsistemytidysn AT firstovsa fazovyisostavstrukturaimehaničeskiesvoistvabogatyhtitanomsplavovsistemytidysn |
| first_indexed |
2025-11-25T21:04:22Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:04:22Z |
| _version_ |
1850547039191957504 |
| fulltext |
УДК 669.295+669.017.01+539.4
© 2007
М. В. Буланова, Ю. Н. Подрезов, Ю.В. Фартушная, А.Н. Рафал,
академик НАН Украины С.А. Фирстов
Фазовый состав, структура и механические свойства
богатых титаном сплавов системы Ti−Dy−Sn
The phase composition, structure, and mechanical properties of Ti-rich alloys of the Ti−Dy−Sn
system are studied. It is shown that plasticity at 20 ◦C of as-cast and annealed Ti−5Dy−Sn
alloys decreases versus tin concentration. The concentration dependence of plasticity at 800 ◦C
of as-cast and annealed alloys shows the maximum at 10–15% (аt.) Sn. The values of yield
stress and ultimate stress at 20 and 800 ◦C of both as-cast and annealed alloys demonstrate the
maxima at 10–15% (аt.) tin, as well. This corresponds to the 〈β∗−Ti〉+ 〈Dy5Sn3〉/〈β
∗−Ti〉 +
+ 〈Ti3Sn〉 + 〈Dy5Sn3〉 phase boundary.
В работах [1–3] нами показано, что композиции на основе системы Ti−Sn являются перспек-
тивными для создания жаропрочных титановых сплавов. Концентрационные зависимости
низко- (при комнатной температуре) и высокотемпературной (при 800 ◦С) прочности отож-
женных сплавов Ti−Sn и Ti−5Dy−5Si−Sn, а также их низкотемпературной пластичности
демонстрируют максимум при содержании олова 10–15%1. В [3] это объясняется близостью
состава сплавов к фазовой границе β∗2/β∗ + α2
3, играющей определяющую роль в механи-
ческом поведении бинарных сплавов. Это согласуется с данными [4] по ползучести сплавов
системы Ti−Sn. Аналогично, состав сплавов Ti−5Dy−5Si−Sn, показывающих оптимальное
сочетание прочности/жаропрочности и пластичности при комнатной температуре, нахо-
дится вблизи границы β∗ + Z4 + 5/35/β∗ + α2 + Z + 5/3. Данные о характере фазовых
равновесий и о механических свойствах сплавов системы Ti−Dy−Sn, являющейся одной из
ограничивающих для четырехкомпонентной системы Ti−Dy−Si−Sn, практически отсут-
ствуют. В работе [5] нами показано, что в сплаве 90Ti−5Dy−5Sn, отожженном при 1200 ◦С,
30 ч, наблюдается хорошее сочетание низкотемпературной пластичности и высокотемпера-
турной прочности. Высказано предположение о том, что присутствующая в отожженном
сплаве фаза на основе интерметаллида Dy5Sn3 способствует повышению как жаропрочно-
сти (как не содержащая титан в своей основе), так и низкотемпературной пластичности
(за счет диспергирования структуры). Целью данной работы было изучение структуры
и свойств сплавов системы Ti−Dy−Sn в области, богатой титаном.
1. Методика эксперимента. Исходными материалами служили Ti (99,85%), Dy
(99,76%) и Sn (99,9995%). Сплавы выплавляли в электродуговой печи и исследовали в ли-
том и отожженном состояниях методами микроструктурного анализа (МСА) с помощью
оптической и электронной сканирующей микроскопии, рентгеновского фазового анализа
(РФА). Механические свойства определяли по результатам испытаний на сжатие: степень
1Здесь и далее используются % (ат.).
2β — фаза на основе β-Ti; α — фаза на основе α-Ti; β∗ — равновесная β-фаза, превращенная в α-фазу
при охлаждении.
3α2 — фаза на основе Ti3Sn.
4Z — фаза на основе Ti5Si3.
55/3 — фаза на основе Dy5Sn3.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 95
деформации при комнатной температуре — пластичность, предел текучести при 800 ◦С —
жаропрочность.
Методики приготовления, термообработки и исследования подробно описаны в [3].
2. Результаты и их обсуждение. Систему Ti−Dy−Sn изучали в титановом углу
преимущественно на сплавах по изоконцентратам 5Dy и 65Ti. Сплавы исследовали в литом
и отожженном состояниях. Отжиг проводили при температурах 1100 и 1200 ◦С с выдержкой
30 ч при каждой температуре. Микроструктура литых и отожженных образцов показана
на рис. 1 и 2, фазовый состав и механические свойства сплавов приведены в табл. 1,
концентрационные зависимости механических свойств — на рис. 3, 4.
Подчеркнем, что в изученных сплавах β-фаза не сохраняется при охлаждении и даже
при острой закалке, а переходит в α-фазу. Поэтому ниже (пункт 2.2) для нее используется
обозначение β∗, показывающее, что в равновесном состоянии должна быть β-фаза, хотя
в реальных сплавах наблюдается α-фаза. В пункте же 2.1 используется обозначение β,
подчеркивающее, что в данном случае рассматривается равновесный фазовый состав.
2.1. Фазовый состав и структурные составляющие. В сплавах (90–80)Ti−5Dy−(5–
15)Sn (рис. 1, а–в) и 65Ti−30Dy−5Sn (рис. 1, е) первично й является β-фаза. В сплавах
(75–70)Ti−5Dy−(20–25)Sn (рис. 1, г, д) первичные зерна двухфазны: участки β-фазы, ра-
сположенные внутри зерен, окаймлены слоями α2-фазы. По нашему мнению, это связано
с неравновесным характером кристаллизации, когда β-фаза сильно пересыщена оловом, до
его концентрации, отвечающей области первичной кристаллизации α2-фазы. В результате
после кристаллизации пересыщенной β-фазы равновесие достигается выделением из нее
фазы α2. При равновесной кристаллизации в этих сплавах первичной должна быть α2-фа-
за. В сплаве 65Ti−10Dy−25Sn (рис. 1, з) α2-фаза первична, в сплаве 65Ti−20Dy−15Sn
(рис. 1, ж) первична фаза 5/3.
В сплавах (85–80)Ti−5Dy−(10–15)Sn (рис. 1, б–в) и 65Ti−(30–20)Dy−(5–15)Sn
(рис. 1, е, ж) кристаллизация заканчивается в эвтектике (β + 5/3), в сплавах (75–
70)Ti−5Dy−(20–25)Sn (рис. 1, г, д) и 65Ti−10Dy−25Sn (рис. 1, з) — в эвтектике (α2+
5/3). В сплаве 90Ti−5Dy−5Sn (рис. 1, а) равновесной является эвтектика β + 5/3. Одна-
ко в исследуемом образце кристаллизация, видимо, проходила неравновесно, так как она
завершается в эвтектике β + α2.
После отжига сплавы 90Ti−5Dy−5Sn, 65Ti−20Dy−15Sn (рис. 2, а, ж) и 70Ti−5Dy−25Sn
(рис. 2, д) двухфазны. Первые два имеют фазовый состав β + 5/3, последний — α2 +
+ 5/3. Остальные исследованные сплавы трехфазны. Сплавы (80–75)Ti−5Dy−(15–20)Sn
(рис. 2, в, г) и 65Ti−10Dy−25Sn (рис. 2, з) содержат фазы β+α2+5/3, сплав 65Ti−30Dy−5Sn
(рис. 2, е) — β + 〈α−Dy〉 + 5/3.
2.2. Механические свойства. Предел текучести и предел прочности при 20 ◦С (σ20
0,2
и σ20
m
) литых сплавов Ti−5Dy−Sn возрастает с увеличением концентрации олова (рис. 3,
а, в), причем темп возрастания резко увеличивается на участке 20–25% Sn. Слабое моно-
тонное повышение σm и σ0,2 в интервале 10–20% Sn связано, очевидно, с относительным
незначительным увеличением содержания интерметаллида 5/3. Появление интерметалли-
да α2 в сплаве с 20% Sn не сказывается на уровне свойств. В сплаве с 5% Sn наблюдается
слабый максимум как σ0,2 (763 МПа), так и σm (1046 МПа), что может объясняться как
характером, так и морфологией эвтектики. Для сравнения, в сплаве с 10% Sn эти зна-
чения составляют 561 и 924 МПа соответственно. Указанный максимум, однако, весьма
незначителен и не проявляется на концентрационной зависимости деформации до разру-
96 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
Рис. 1. Микроструктура литых сплавов системы Ti−Dy−Sn:
a — 90Ti−5Dy−5Sn, ×1000, β+эвтектика (β+5/3); б — 85Ti−5Dy−10Sn, ×2000, β+эвтектика (β+5/3); в —
80Ti−5Dy−15Sn, ×2000, β+эвтектика (β+5/3); г — 75Ti−5Dy−20Sn, ×2000, β+α2+эвтектика (α2+5/3); д —
70Ti−5Dy−25Sn, ×2000, β +α2 + эвтектика (α2 +5/3), е — 65Ti−30Dy−5Sn, ×2000, β + эвтектика (β +5/3);
ж — 65Ti−20Dy−15Sn, ×400, 5/3+эвтектика (β+5/3); з — 65Ti−10Dy−25Sn, ×400, α2+эвтектика (α2+5/3)
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 97
Рис. 2. Микроструктура отожженных сплавов системы Ti−Dy−Sn:
а — 90Ti−5Dy−5Sn, 1200 ◦С, 30 ч, ×400, β + 5/3; б — 85Ti−5Dy−10Sn, 1200 ◦С, 30 ч, ×2000, β + 5/3;
в — 80Ti−5Dy−15Sn, 1200 ◦С, 30 ч, ×2000, β + 5/3 + α2; г — 75Ti−5Dy−20Sn, 1200 ◦С, 30 ч, ×2000,
β + 5/3 + α2; д — 70Ti−5Dy−25Sn, 1200 ◦С, 30 ч, ×2000, β + 5/3 + α2; е — 65Ti−30Dy−5Sn, 1100 ◦С, 30 ч,
×400, β +5/3+ 〈α−Dy〉; ж — 65Ti−20Dy−15Sn, 1100 ◦С, 30 ч, ×400, β +5/3; з — 65Ti−10Dy−25Sn, 1100 ◦С,
30 ч, ×2000, β + 5/3 + α2
98 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
Таблица 1. Фазовый состав и механические свойства сплавов системы Ti−Dy−Sn
Сплав, % (ат.)
Термообработка Фазовый состав
Механические свойства
Тi Dy Sn Tисп, ◦С σ0,2, МПа σm, МПа ε, %
1 2 3 4 5 6 7 8 9
95 5 0 Литой β∗ + эвтектика (β∗ + 〈α−Dy〉 201) 297 900 20
8001) 52 110 40
1200 ◦C, 31 ч β∗ + 〈α−Dy〉 201) 305 > 950 20
8001) 45 > 50 > 40
90 5 5 Литой β∗ + эвтектика (β∗ + α
2)
2 ) 20 763 1046 15
800 97 145 20
1200 ◦C, 30 ч β∗ + 5/3 20 427 1000 25
800 122 > 150 > 40
85 5 10 Литой β∗ + эвтектика (β∗ + 5/3) 20 561 924 10
800 260 340 34
1200 ◦C, 30 ч β∗ + 5/3 20 875 1314 13,7
800 313 406 45
80 5 15 Литой β∗ + эвтектика (β∗ + 5/3) 20 656 981 7,2
800 680 785 35
1200 ◦C, 30 ч β∗ + α2 + 5/3 20 790 1254 13,5
800 436 536 40
75 5 20 Литой β∗3) + α2 + эвтектика (α2 + 5/3) 20 751 1038 4,4
800 423 445 2
1200 ◦C, 30 ч β∗ + α2 + 5/3 20 630 818 8,9
800 418 605 14
IS
S
N
1
0
2
5
-6
4
1
5
Д
оп
овiдi
Н
ац
iон
ал
ь
н
ої
ак
адем
iї
н
ау
к
У
к
раїн
и
,
2
0
0
7
,
№
6
99
Таблица 1. Продолжение
1 2 3 4 5 6 7 8 9
70 5 25 Литой β∗3) + α2 + эвтектика (α2 + 5/3) 20 1053 1471 4,4
800 468 503 2
1200 ◦C, 30 ч α2 + 5/3 20 342 463 4,6
800 407 448 7
65 30 5 Литой β∗ + эвтектика (β∗ + 5/3) 20 545 924 11,2
800 152 186 15
1100 ◦C, 30 ч β∗ + 〈α−Dy〉 + 5/3 20 460 835 10,9
800 106 130 54,5
65 20 15 Литой 5/3 + эвтектика (β∗ + 5/3) 20 1050 1117 0,41
800 356 457 14,7
1100 ◦C, 30 ч β∗ + 5/3 20 1230 1237 0,57
800 363 463 30,5
65 10 25 Литой α2 + эвтектика (α2 + 5/3) 20 685 700 0,88
800 730 877 8,6
1100 ◦C, 30 ч β∗ + α2 + 5/3 20 570 848 3,6
800 529 586 13,4
1) Данные [6].
2) Эвтектика неравновесна. При равновесной кристаллизации должна наблюдаться эвтектика β + 5/3.
3) β∗ метастабильна.
100
IS
S
N
1
0
2
5
-6
4
1
5
R
epo
rts
o
f
th
e
N
a
tio
n
a
l
A
ca
d
em
y
o
f
S
cien
ces
o
f
U
kra
in
e,
2
0
0
7
,
№
6
Рис. 3. Механические свойства сплавов Ti−5Dy−Sn:
а, в, д — литые образцы; б, г, е — отожженные образцы; � — температура испытания 20 ◦С; • — температура
испытания 800 ◦С; · · · — сплавы системы Ti−Sn
шения ε (рис. 3, д), которая монотонно понижается с ростом концентрации олова и не пре-
вышает 15%. Для сравнения на рис. 3, д приведена концентрационная зависимость ε для
бинарных сплавов системы Ti−Sn, в которых она достигает 20–22%. Некоторое снижение
пластичности в трехкомпонентных сплавах объясняется присутствием в фазовом составе
последних интерметаллидной фазы 5/3.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 101
Рис. 4. Механические свойства сплавов 65Ti−Dy−Sn
Концентрационная зависимость жаропрочности литых сплавов Ti−5Dy−Sn, которая
оценивается по результатам определения предела текучести и предела прочности при 800 ◦С
(σ800
0,2
и σ800
m
), демонстрирует ярко выраженный максимум (рис. 3, а, в), который приходится
на 15% Sn и отвечает фазовой границе β∗ + 5/3/β∗ + 5/3 + α2. Отметим, что максимум при
таких содержаниях олова наблюдается и в литых бинарных сплавах Ti−Sn, испытанных
как при 800, так и при 20 ◦С (рис. 3, а, в, пунктирная кривая).
102 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
Интересно, что концентрационная зависимость пластичности ε при 800 ◦С трехком-
понентных литых сплавов (рис. 3, д) симбатна таковым для σ800
m
и σ800
0,2 . Высокое значе-
ние ε для сплава, не содержащего олова (ε = 40%), объясняется фазовым составом сплава
(β∗ + 〈α−Dy〉), в котором отсутствуют интерметаллидные фазы.
Концентрационные зависимости σ20
0,2 и σ20
m
отожженных сплавов Ti−5Dy−Sn (рис. 3, б, г)
также показывают максимум (σ20
m
∼1250–1300 МПа; σ20
0.2 ∼ 790–880 МПа) при концентрации
10–15% Sn, отвечающей положению фазовой границы β∗ +5/3/β∗ +α2 +5/3. При этом, как
и в литых сплавах, α2-фаза не влияет на уровень свойств. Понижение значений прочности
с уменьшением концентрации олова (σ20
m
∼ 1000 МПа, σ20
0.2
∼ 400 МПа для сплава с 5% Sn),
несмотря на благоприятную морфологию структуры (рис. 2, а), по-видимому объясняется
понижением прочности β∗-матрицы за счет уменьшения растворимости олова. Снижение
прочности при повышении содержания олова > 15% (σ20
m
∼ 700 МПа, σ20
0,2 ∼ 600 МПа для
сплава с 20% Sn) очевидно объясняется морфологическими особенностями структуры. Так,
если в сплавах с 10 и 15% Sn (рис. 2, б, в) частицы 5/3-фазы распределены статистически
в матричных фазах (β∗ и β∗ + α2 соответственно), то в сплавах с 20 и 25% Sn (рис. 2, г, д)
они расположены по границам зерен матричных фаз. Характер зависимостей практически
аналогичен таковым для двухкомпонентных сплавов Ti−Sn [3] (рис. 3, б, г, пунктирные
кривые).
Прочность литых и отожженных сплавов при 800 ◦С изменяется с концентрацией олова
(рис. 3, б, г), хотя уровень свойств отожженных сплавов существенно ниже, чем литых. Раз-
ница уменьшается с увеличением концентрации олова и исчезает в сплаве с 25% Sn. Следует
отметить, что в отличие от двухкомпонентной системы, где повышение содержания олова до
20–25% ведет к резкому уменьшению жаропрочности, отожженные трехкомпонентные спла-
вы с таким же содержанием олова демонстрируют практически такую же жаропрочность
(σ0,2 = 400–420 МПа), как сплавы оптимальных составов (10–15% Sn). Сравнение характе-
ристик прочности отожженных трехкомпонентных сплавов с бинарными Ti−Sn (рис. 3, б, г,
пунктирные кривые) показывает, что σ800
0,2 и σ800
m
для них близки, тогда как σ20
m
и σ20
m
би-
нарных сплавов во всем интервале концентраций олова выше, чем тройных.
Пластичность отожженных сплавов несколько выше, чем литых (рис. 3, д, е), что, скорее
всего, связано с уменьшением внутренних напряжений по межфазным границам и отсут-
ствием эвтектического каркаса, имеющего место в литых сплавах. Высокотемпературная
пластичность ε800 отожженных сплавов симбатна зависимостям σ0,2 и σm и проявляет мак-
симум при 10–15% Sn. Низкотемпературная пластичность ε20 имеет тенденцию к пониже-
нию с ростом концентрации олова, что объясняется увеличением относительного содержа-
ния интерметаллидной фазы 5/3. Слабый максимум при 5% Sn может объяснятся высоко-
дисперсностью структуры (рис. 2, а).
Сравнение пластичности трехкомпонентных сплавов Ti−5Dy−Sn с бинарными Ti−Sn [3]
показывает в целом близкий уровень значений. Исключение составляет высокотемператур-
ная пластичность сплавов с содержанием олова меньше 15%, где значения ε для тройных
сплавов в среднем вдвое выше, чем для бинарных. Возможно, это объясняется диспергиро-
ванием структуры, которому, в соответствии с [6], способствует диспрозий.
Концентрационные зависимости предела прочности и предела текучести при 20 ◦С ли-
тых и отожженных сплавов по изоконцентрате 65Ti (рис. 4, а–г) также показывают макси-
мум вблизи границы β∗ + 5/3/β∗ + α2 + 5/3. Для этих характеристик при 800 ◦С наблю-
дается монотонное возрастание, что, возможно, объясняется изменением фазового состава:
β∗ + 〈α−Dy〉 + 5/3(5Sn) → β∗ + 5/3(15Sn) → β∗ + α2 + 5/3(25Sn).
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2007, №6 103
Концентрационные зависимости ε (рис. 4, д, е) при 20 и 800 ◦С антибатны σ0,2 и σm при
соответствующих температурах.
Таким образом, изучен фазовый состав сплавов системы Ti−Dy−Sn по изоконцентра-
там 5Dy и 65Ti. Проведенные механические испытания на сжатие при 20 и 800 ◦С показыва-
ют, что добавление диспрозия к сплавам системы Ti−Sn способствует повышению пласти-
чности при малых концентрациях олова (до 5%(ат.)) за счет диспергирования структуры,
а также повышению жаропрочности в сплавах с концентрацией олова больше 10% (ат.), бла-
годаря увеличению объемного содержания фазы 〈Dy5Sn3〉. Оптимум механических свойств
находится на границе фазовых областей 〈β∗−Ti〉+ 〈Dy5Sn3〉/〈β
∗−Ti〉+ 〈Ti3Sn〉+ 〈Dy5Sn3〉.
Максимальную жаропрочность при 800 ◦С демонстрирует сплав 80Ti−5Dy−15Sn: в литом
состоянии σ0,2 = 650 МПа, в отожженном σ0,2 = 440 МПа.
1. Bulanova M., Podrezov Yu., Fartushna Yu. Phase composition, structure and mechanical properties of
Ti−Dy−Si−Sn alloys // Intermetallics. – 2006. – 14. – P. 435–443.
2. Fartushna Yu.V., Kotko A.V., Samelyuk A.V. et al. Influence of thermal conditions on high-temperature
mechanical properties of Ti–5Dy–5Si–Sn alloys // High Temp. Mater. Proces. – 2006. – 25, No 1–2. –
P. 67–73.
3. Буланова М.В., Подрезов Ю.Н., Фартушная Ю.В. и др. Структура и механические свойства сплавов
системы Ti−Sn // Доп. НАН України. – 2006. – № 11. – С. 101–108.
4. Корнилов И.И., Нартова Т.Т. Жаропрочность сплавов системы титан — олово // Изв. АН СССР.
ОТН. – 1960. – № 5. – С. 133–136.
5. Буланова М.В., Подрезов Ю.Н., Фартушная Ю.В. и др. Раздельное влияние кремния и олова на
структуру и свойства сплава 95Ti−5Dy // Доп. НАН України. – 2004. – № 12. – С. 87–92.
6. Bulanova M., Podrezov Yu., Fartushnaya Yu. et al. Structure and properties of as-cast Ti–Dy alloys //
J. Alloys Compounds. – 2004. – 370, No 1–2. – L10-L13.
7. Massalski T.B. (Ed). Binary alloy phase diagrams. 2nd edition. – ASM International, Metals Park, OH,
1990.
Поступило в редакцию 08.11.2006Институт проблем материаловедения
им. И.Н. Францевича НАН Украины, Киев
104 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2007, №6
|