Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации
Приведены результаты фрактографических исследований алюминида титана Ti—Al-(ЛЭ) в исходном состоянии и после зонной перекристаллизации. Results of fractographic examinations of titanium aluminide Ti—Al-(LE) in initial state and after zonal recrystallization are given....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96267 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации / В.А. Костин, И.И. Статкевич, Е.А. Аснис, Г.М. Григоренко, В.В. Лакомский, Н.В. Пискун, Р.В. Козин, В.А. Березос // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 28-30. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96267 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Костин, В.А. Статкевич, И.И. Аснис, Е.А. Григоренко, Г.М. Лакомский, В.В. Пискун, Н.В. Козин, Р.В. Березос, В.А. 2016-03-13T15:27:14Z 2016-03-13T15:27:14Z 2011 Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации / В.А. Костин, И.И. Статкевич, Е.А. Аснис, Г.М. Григоренко, В.В. Лакомский, Н.В. Пискун, Р.В. Козин, В.А. Березос // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 28-30. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96267 669.187.2 Приведены результаты фрактографических исследований алюминида титана Ti—Al-(ЛЭ) в исходном состоянии и после зонной перекристаллизации. Results of fractographic examinations of titanium aluminide Ti—Al-(LE) in initial state and after zonal recrystallization are given. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Общие вопросы металлургии Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации Fractographic examinations of Ti—Al-(LE) alloy after zonal recrystallization Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации |
| spellingShingle |
Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации Костин, В.А. Статкевич, И.И. Аснис, Е.А. Григоренко, Г.М. Лакомский, В.В. Пискун, Н.В. Козин, Р.В. Березос, В.А. Общие вопросы металлургии |
| title_short |
Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации |
| title_full |
Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации |
| title_fullStr |
Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации |
| title_full_unstemmed |
Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации |
| title_sort |
фрактографические исследования сплава ti—al-(лэ) после зонной перекристаллизации |
| author |
Костин, В.А. Статкевич, И.И. Аснис, Е.А. Григоренко, Г.М. Лакомский, В.В. Пискун, Н.В. Козин, Р.В. Березос, В.А. |
| author_facet |
Костин, В.А. Статкевич, И.И. Аснис, Е.А. Григоренко, Г.М. Лакомский, В.В. Пискун, Н.В. Козин, Р.В. Березос, В.А. |
| topic |
Общие вопросы металлургии |
| topic_facet |
Общие вопросы металлургии |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Современная электрометаллургия |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Fractographic examinations of Ti—Al-(LE) alloy after zonal recrystallization |
| description |
Приведены результаты фрактографических исследований алюминида титана Ti—Al-(ЛЭ) в исходном состоянии и после зонной перекристаллизации.
Results of fractographic examinations of titanium aluminide Ti—Al-(LE) in initial state and after zonal recrystallization are given.
|
| issn |
0233-7681 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96267 |
| citation_txt |
Фрактографические исследования сплава Ti—Al-(ЛЭ) после зонной перекристаллизации / В.А. Костин, И.И. Статкевич, Е.А. Аснис, Г.М. Григоренко, В.В. Лакомский, Н.В. Пискун, Р.В. Козин, В.А. Березос // Современная электрометаллургия. — 2011. — № 3 (104). — С. 28-30. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kostinva fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT statkevičii fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT asnisea fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT grigorenkogm fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT lakomskiivv fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT piskunnv fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT kozinrv fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT berezosva fraktografičeskieissledovaniâsplavatialléposlezonnoiperekristallizacii AT kostinva fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization AT statkevičii fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization AT asnisea fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization AT grigorenkogm fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization AT lakomskiivv fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization AT piskunnv fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization AT kozinrv fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization AT berezosva fractographicexaminationsoftiallealloyafterzonalrecrystallization |
| first_indexed |
2025-11-25T20:25:34Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:25:34Z |
| _version_ |
1850521092721999872 |
| fulltext |
УДК 669.187.2
ФРАКТОГРАФИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
СПЛАВА Ti—Al-(ЛЭ)
ПОСЛЕ ЗОННОЙ ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ
В. А. Костин, И. И. Статкевич, Е. А. Аснис,
Г. М. Григоренко, В. В. Лакомский,
Н. В. Пискун, Р. В. Козин, В. А. Березос
Приведены результаты фрактографических исследований алюминида титана Ti—Al-(ЛЭ) в исходном состоянии и
после зонной перекристаллизации.
Results of fractographic examinations of titanium aluminide Ti—Al-(LE) in initial state and after zonal recrystallization
are given.
Ключ е вы е с л о в а : интерметаллидные сплавы; алюми-
нид титана; фрактографические исследования; зонная перек-
ристаллизация; характер разрушения; излом
Интерметаллидные сплавы на основе алюминидов
титана благодаря высокой жаропрочности, жаро-
стойкости и коррозионной стойкости являются весь-
ма перспективными для использования при произ-
водстве турбин авиационных двигателей и других
изделий аэрокосмической техники.
Основным недостатком указанных сплавов яв-
ляется низкая пластичность при комнатной темпе-
ратуре. Это значительно усложняет их технологи-
ческую обработку и промышленное использование.
Работы, направленные на увеличение пластичности
этих сплавов связаны как с созданием новых спла-
вов на основе алюминида титана, так и с разработ-
кой различных технологических процессов, повы-
шающих их пластичность [1].
Улучшить пластические характеристики литого
интерметаллидного сплава можно путем зонной пе-
рекристаллизации. Применение зонной плавки дает
возможность обеспечить направленную кристалли-
зацию [2]. При правильно подобранной технологии
плавки фронт кристаллизации приближается к
плоскому. При этом обеспечивается более равно-
мерное распределение примесей по сечению и
объему слитка, а также снижается уровень напря-
женного состояния, что должно содействовать по-
вышению пластичности материала.
Фрактографические исследования проводили на
образцах интерметаллидного сплава системы TiAl
следующего состава, мас. %: 46,5 Ti; 35 Al; 12,5 Nb;
3 Zr; 3 Cr, полученного способом электронно-луче-
вой плавки с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ) [3].
Фрактографические исследования осуществляли
на сканирующем электронном микроскопе JSM-35F,
снабженном системой анализа INCA-450. Исследова-
ли образцы, изготовленные способом ЭЛПЕ в исход-
ном состоянии и после зонной перекристаллизации.
Исследования показали, что характер разрушения
образцов исходного материала – смешанный. В ос-
новном отмечен ярко выраженный транскристаллит-
ный ручеистый излом по механизму скола, характер-
ному для хрупкого разрушения (рис. 1, а).
Кроме того, на поверхности излома видны эле-
менты вязкого разрушения – светлые волнистые
гребни, указывающие на изменение движения тре-
щины. Поскольку на эту процедуру уходит часть
энергии разрушения, то можно считать, что мате-
риал в определенной степени оказывает сопротив-
ление разрушению, а следовательно, содержит не-
который процент пластичности.
Помимо того, в изломе обнаружены микропоры.
Скол в сочетании с микропорами является харак-
терным механизмом разрушения титановых α2 и
© В. А. КОСТИН, И. И. СТАТКЕВИЧ, Е. А. АСНИС, Г. М. ГРИГОРЕНКО, В. В. ЛАКОМСКИЙ, Н. В. ПИСКУН,
Р. В. КОЗИН, В. А. БЕРЕЗОС, 2011
28
(γ+α2) сплавов. В однофазной области зерна, ори-
ентированные осями параллельно оси действующе-
го напряжения, характеризуются высокими значе-
ниями напряжения, нормальными к плоскости ско-
ла, и поэтому они разрушаются сколом [4]. На зерна
с другой ориентировкой действуют меньшие напря-
жения. Такие зерна подвергаются пластической де-
формации и разрушаются по вязкому механизму.
На рис. 1, б представлена картина излома дру-
гого участка исходного материала. Здесь, как и на
рис. 1, а, обнаружено хрупкое транскристаллитное
разрушение материала по механизму скола. На этом
же образце зафиксированы и чистые протяженные
участки, свидетельствующие о том, что трещины
идут по границе фазы.
На рис. 1, в показан еще один участок излома
исходного материала. Здесь обнаружен ряд плас-
тинчатых ступенек, параллельных друг другу. Та-
кая картина является типичной для хрупкого раз-
рушения интерметаллида Ti3Al (α2). Эти ступеньки
и идут в одном направлении. Обычно при разру-
шении такие пластинчатые параллельные ступеньки
образуются на игольчатых пластинках α2-фазы.
Фрактографические исследования образцов, пе-
реплавленных в высокочастотном электромагнит-
ном поле, показали, что поверхности изломов от-
личаются от таковых исходного материала.
В изломе (рис. 2, а) появляется чешуйчатая
структура с гребешками отрыва, характерными для
вязкой составляющей. После зонного переплава в
изломе зафиксированы изогнутые волнистые сту-
пеньки, хаотично расположенные по полю излома.
Именно появление чешуйчатых ступенек в изломе
способствует развитию вязкого разрушения, чем
объясняется повышение пластичности.
Возникновение крупных гладких фасеток, по-
видимому, обусловлено пластическим сдвигом.
Анализ результатов проведенных фрактографи-
ческих исследований показал, что в образцах ин-
терметаллида, подвергнутых зонному переплаву,
отмечен смешанный характер разрушения – транс-
и интеркристаллитный. В отличие от исходных образ-
Рис. 1. Поверхность различных участков излома сплава в ис-
ходном состоянии; а, в – 200; б – 480
Рис. 2. Поверхность участков излома сплава после зонной пе-
рекристаллизации, 200
29
цов, здесь в картине разрушения выявлены значи-
тельные участки вязкой составляющей.
Кроме того, анализ результатов выполненных
фрактографических исследований показал (рис. 2, б)
наличие участков, где в разных зернах характер
разрушения одинаков, имеются бороздки хрупкого
разрушения с параллельным направлением, резко
меняющимся в соседнем зерне. Чем чаще меняется
направление разрушения, тем более пластичен ма-
териал. Ветвистые ступеньки на изломах исследо-
ванных образцов также свидетельствуют о пластич-
ности материала.
Наличие вязкой составляющей в изломе можно
также объяснить стабильностью α2-фазы за счет пе-
ресыщенности ее ниобием, который является силь-
ным стабилизатором β-фазы. Кроме того, в данном
сплаве имеются и другие β-стабилизаторы, в част-
ности церий и хром, способствующие образованию
β-фазы. Наличие в сплаве этой фазы вызывает раз-
витие вязкого разрушения и повышение характе-
ристик пластичности [5].
Наличие участков интеркристаллитного разру-
шения сплавов может быть обусловлено также вы-
делением по границам β-зерен α2-фазы различной
дисперсности [6].
С помощью анализатора INCA-450 по порогу яр-
кости вычислили долю вязкой составляющей в об-
разцах до зонной перекристаллизации и после нее
(рис. 3).
В образцах, подвергнутых зонной перекристал-
лизации, вязкая составляющая на 16 % превышала
таковую исходных образцов, полученных способом
ЭЛПЕ (количество вязкой составляющей материа-
ла в исходном состоянии – 5,5, а после зонного
переплава – 21,6 %).
Структурные изменения, происходящие в про-
цессе зонной перекристаллизации, положительно
влияют на повышение пластичности при комнатной
температуре. При испытании на растяжение образ-
цов данного сплава при 20 °С пластичность увели-
чилась примерно в 3 раза (от 0,8 исходного мате-
риала до 2,2 % после зонной перекристаллизации).
Выводы
1. Фрактографические исследования поверхности
изломов образцов интерметаллида показали, что
для исходного материала характерно хрупкое тран-
скристаллитное разрушение по механизму скола.
2. Установлено, что изломы образцов интерме-
таллида после зонной перекристаллизации имеют
смешанный характер с преобладанием пластическо-
го разрушения.
3. Определено, что зонная перекристаллизация
алюминида титана системы Ti—Al—Nb—Zr—Cr спо-
собствует увеличению вязкой составляющей в изломе
на 16,1 %, по сравнению с исходным материалом.
1. Анаташов В. Г., Ночовная Н. А., Иванов В. И. Тенден-
ция развития жаропрочных титановых сплавов для авиа-
двителестроения // Технология легких сплавов. – 2002. –
№ 4. – С. 72—76.
2. Зонная перекристаллизация алюминида титана / Г. М. Гри-
горенко, В. В. Лакомский, И. И. Статкевич и др. // Тр.
конф. «Титан в СНГ 2010» (Екатеринбург, май 2010 г.). –
Екатеринбург, 2010. – С. 132—139.
3. Патон Б. Е., Тригуб Н. П., Ахонин С. В. Электронно-
лучевая плавка тугоплавких и высокореакционных метал-
лов. – Киев: Наук. думка, 2008. – 311 с.
4. Бочвар А. Г., Саленков В. С., Файнброн А. С. Фракто-
графические исследования сплавов системы Ti—Al—Nb с
высоким содержанием ниобия // Металловед. и терм.
обраб. металлов. – 2008. – № 3. – С. 30—40.
5. Поварова К. Б., Банных О. А. Принципы создания конс-
трукционных сплавов на основе интерметаллидов // Ма-
териаловедение. – 1999. – № 2. – С. 27—32.
6. Структура и некоторые свойства литых сплавов на осно-
ве TiAl, легированных V, Nb, Ta, Hf, Zr / К. Б. Поваро-
ва, О. А. Банных, И. В. Буров и др. // Металлы. –
1998. – № 3. – С. 31—41.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев
Поступила 24.03.2011
Рис. 3. Диаграммы распределения вязкой и хрупкой составля-
ющих в поле образца в исходном состоянии (а) и после зонной
перекристаллизации (б); А – область всего образца; I – об-
ласть хрупкой составляющей (соответственно 95,6 и 78,3 %);
II – область вязкой составляющей (соответственно 5,5 и 21,6 %)
30
|