Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки
Представлены результаты исследований сварных соединений титановых сплавов системы Ti-Si-Х, выполненных способом прессовой сварки, интерес к которым обусловлен перспективностью их применения в судостроении (всевозможные корпуса катализаторов и сами катализаторы, а также силовые элементы корпусов судо...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96705 |
| 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: | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки / Г.М. Григоренко, Т.Г. Таранова, С.В. Ахонин, О.М. Задорожнюк, В.К. Сабокарь // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 3 (112). — С. 56-63. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859519005055778816 |
|---|---|
| author | Григоренко, Г.М. Таранова, Т.Г. Ахонин, С.В. Задорожнюк, О.М. Сабокарь, В.К. |
| author_facet | Григоренко, Г.М. Таранова, Т.Г. Ахонин, С.В. Задорожнюк, О.М. Сабокарь, В.К. |
| citation_txt | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки / Г.М. Григоренко, Т.Г. Таранова, С.В. Ахонин, О.М. Задорожнюк, В.К. Сабокарь // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 3 (112). — С. 56-63. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Представлены результаты исследований сварных соединений титановых сплавов системы Ti-Si-Х, выполненных способом прессовой сварки, интерес к которым обусловлен перспективностью их применения в судостроении (всевозможные корпуса катализаторов и сами катализаторы, а также силовые элементы корпусов судов), химической промышленности и машиностроении.
Presented are the results of investigations of welded joints of titanium alloys of Ti-Si-X system, made by the press welding method, the interest to which was expired by their challenging application in shipbuilding ( various bodies of catalysts and catalysts themselves, and also load-carrying elements of ship hulls), chemical industry and machine building.
|
| first_indexed | 2025-11-25T20:53:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.2
ПОВЕДЕНИЕ СИЛИЦИДОВ СИСТЕМЫ Ti—Zr—Si
И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА
СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ЖАРОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ,
ПОЛУЧЕННЫХ СПОСОБОМ ПРЕССОВОЙ СВАРКИ
Г.М. Григоренко, Т.Г. Таранова, С.В. Ахонин,
О.М. Задорожнюк, В.К. Сабокарь
Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины.
03680, г. Киев-150, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Представлены результаты исследований сварных соединений титановых сплавов системы Ti—Si—Х, выполненных
способом прессовой сварки, интерес к которым обусловлен перспективностью их применения в судостроении (все-
возможные корпуса катализаторов и сами катализаторы, а также силовые элементы корпусов судов), химической
промышленности и машиностроении. С помощью способа электромагнитной тигельной плавки с электромагнитным
перемешиванием изготовлены экспериментальные слитки высокопрочных титановых сплавов. Такой способ позво-
ляет получить гомогенный расплав, после охлаждения – слитки, однородные по химическому составу. Методами
световой металлографии, РЭМ, Оже-спектроскопии изучены структура и свойства высокопрочных титановых спла-
вов системы с дисперсионным упрочнением. Силицидные частицы обнаружены как в металле зоны контакта, так
и в основном металле сварных соединений. Определены их объемная доля, размер и морфология. По границам
зерен обнаружены выделения в виде крупных скоплений силицидов, блокирующих границы зерен и снижающих
их пластичность. В результате термообработки выделения по границам зерен уменьшаются и коагулируют. При
проведении термообработки в жаропрочных титановых сплавах увеличивается структурная однородность и понижа-
ется вероятность образования трещин, что благоприятно влияет на механические свойства сварных соединений.
Библиогр. 17, табл. 2, ил. 12.
Ключ е вы е с л о в а : жаропрочные титановые сплавы; микроструктура; дисперсионное упрочнение;
силициды; прессовая сварка; термообработка; механические свойства
Одним из прогрессивных направлений металлурги-
ческого процесса является электронно-лучевая
плавка, которая позволяет очищать эти материалы
от летучих металлических примесей и обеспечивает
получение изделий с качественно новыми физико-
химическими и механическими свойствами. Поэто-
му опытные сплавы с (α + β)- и псевдо α-структурой
выплавляли способом электронно-лучевой тигель-
ной плавки с электромагнитным перемешиванием.
Основными применяемыми в промышленности
способами сварки титана являются электронно-лу-
чевая, аргоно-дуговая с нерасходуемым электродом
и давлением. В первых двух случаях основной ме-
талл претерпевает расплавление, а во втором, кроме
того, используют еще и присадочную проволоку. В
результате металл шва значительно отличается по
составу и структуре от основного. При сварке дав-
лением соединение происходит в твердом состоя-
нии, что позволяет сохранить физико-химические
показатели металла, близкие к основному.
При всех способах сварки давлением пластичес-
кая деформация является основным процессом, оп-
ределяющим развитие физического контакта и ак-
тивацию контактных поверхностей. Требуемые для
сварки интенсивность и продолжительность сило-
вого воздействия на свариваемые металлы, а также
степень их пластической деформации определяются
физико-химическими свойствами металлов, темпе-
ратурой и условиями осуществления процесса.
Прессовую сварку по интенсивности деформации
можно отнести к низкоскоростной сварке дав-
лением.
В работе изучали соединения, полученные спо-
собом прессовой сварки давлением, которая нашла
© Г.М. ГРИГОРЕНКО, Т.Г. ТАРАНОВА, С.В. АХОНИН, О.М. ЗАДОРОЖНЮК, В.К. САБОКАРЬ, 2013
56
свое применение в судостроении, химической про-
мышленности, машиностроении.
Прессовую сварку образцов (α + β)- и псевдо
α-титановых сплавов осуществляли в вакууме с ра-
диационным нагревом на установке У874 при тем-
пературе 800...810 °С. После достижения требуемой
температуры образец с оправкой прогревали в тече-
ние 5 мин для выравнивания температурного поля.
По истечении времени прогрева образцы сваривали
путем сжатия давлением 200...230 МПа на протя-
жении 20 мин. Вакуум во время нагрева и сварки
образцов составлял 1⋅10—2 Па. После сварки их ох-
лаждали в сварочной камере [1—3].
Сложились определенные представления о типе
структуры, которой должны характеризоваться жа-
ропрочные двухфазные сплавы титана для получе-
ния повышенных значений характеристик служеб-
ных свойств в зависимости от условий их эксплуа-
тации [4, 5], что касается исключительно особен-
ностей α- и β-фаз. Роль интерметаллидных и сили-
цидных частиц в формировании свойств однозначно
не определена.
Поэтому цель данных исследований заключа-
лась в изучении влияния образования частиц сили-
цидов системы Ti—Zr—Si на структуру и свойства
сварных соединений экспериментальных жаро-
прочных титановых сплавов, выполненных спосо-
бом прессовой сварки.
В промышленных титановых сплавах силициды
аналогично интерметаллидам образуются по эвтек-
тоидной реакции: β → α + интерметаллид. Однако
эвтектоидное превращение далеко не всегда благо-
приятно сказывается на свойствах жаропрочных
титановых сплавов, поэтому на практике целесооб-
разно избегать развития эвтектоидной реакции в
результате либо соответствующей термической об-
работки, либо уменьшения концентрации эвтектои-
дообразующих элементов [6].
Кремний вводят для повышения жаропрочности
вследствие легирования твердого раствора и образо-
вания частиц, которые обусловливают дисперсион-
ное упрочнение. В работах [7, 8] показано, что в
сплавах системы Ti—Zr—Si выделяются преимущес-
твенно силициды типа (Ti, Zr)5Si3, которые в лите-
ратуре обозначают как S1. Они аналогичны Ti5Si3,
но с частичной заменой атомов титана атомами цир-
кония. Согласно работе [9], предельная атомная до-
ля циркония в силициде типа S1 составляет 9 %. В
литературе описывается также образование сили-
цида (Ti, Zr)6Si3 [10], обозначаемого S2 [8, 11].
В рамках данной работы проводили металловед-
ческие исследования на световом и растровом элек-
тронных микроскопах, Оже-микрозонде JAMP-
9500F фирмы «JEOL» и энерго-дисперсионном
спектрометре OXFORD EDS INCA Energy 350.
Интегральный химический состав эксперимен-
тальных слитков жаропрочных титановых сплавов
с дисперсионным упрочнением указан в табл. 1.
Приведены структуры (α + β)—Ti (рис. 1, а) и
псевдо α-титановых сплавов (рис. 1, б) с равномер-
ным распределением мелкодисперсных силицид-
ных частиц. Химический состав этих частиц дан
табл. 2.
На рис. 2 представлены результаты металлогра-
фических исследований микроструктуры различ-
ных участков сварного соединения (α + β)-титано-
вого сплава, выполненного способом прессовой
сварки. Данная микроструктура представляет со-
бой общие зерна по линии контакта. Зерна в металле
зоны соединения мельче и имеют более вытянутую
Т а б л и ц а 1 . Химический состав опытных жаропрочных титановых сплавов
№ сплава Тип сплава
Массовая доля элементов, %
Al Sn Zr Nb Mo V Si [O] [N]
1 (α + β) 4,29 4,39 5,95 4,26 1,57 0,68 0,35 0,24 0,02
2 Псевдо α 5,22 3,33 4,24 0,77 0,13 0,61 0,57 0,10 0,02
Рис. 1. Структура опытных титановых сплавов с равномерным распределением мелкодисперсных частиц: а – (α + β)-титановый
сплав, ×10000; б – псевдо α-титановый сплав, ×7000
57
форму, чем зерна основного металла (рис. 2, а). В
металле переходной зоны микроструктура особо не
отличается (рис. 2, б). Сварочных дефектов по ли-
нии контакта практически не обнаружено, что явля-
ется признаком качественного сварного соединения.
Характер распределения микротвердости (α + β)-
титанового сплава в зоне контакта равномерный и
составляет 3800...3900 МПа. Ширина зоны контак-
та равняется примерно 120...150 мкм. По мере
удаления от зоны контакта к основному металлу
зафиксировано идентичное снижение твердости до
3840 МПа с обеих сторон сварного соединения.
Исследования микроструктуры сварного соеди-
нения псевдо α-титанового сплава показали, что
структура зоны контакта представляет собой вытя-
нутые зерна α-титана, расположенные перпендику-
лярно прикладываемой нагрузке (рис. 3). Необхо-
димо отметить, что ширина этой зоны имеет пере-
менное значение от 50 в центре образца до 120...
...150 мкм на периферии, где произошла большая
степень деформации. Микротвердость металла ли-
нии соединения составляет 4200 МПа. При перехо-
де в основной металл, где прошла рекристаллиза-
ция, отмечено резкое падение микротвердости в зо-
Т а б л и ц а 2 . Химический состав силицидных мелкодисперсных частиц в (α + β)-титановом сплаве и псевдо α-титановом
сплаве
№ cпектра
Массовая доля элементов, %
C O Al Si Ti V Zr Nb Mo Sn
(α + β)-титановый сплав
Спектр 1 1,23 0 4,27 4,28 61,08 1,78 19,14 2,78 0,90 4,55
Спектр 2 0,81 0 5,09 2,11 67,27 0,93 12,72 4,75 2,29 4,04
Спектр 3 0,45 0 5,26 1,49 69,51 2,19 10,44 5,31 1,73 3,61
Псевдо α-титановый сплав
Спектр 1 0,65 1,20 1,61 14,28 48,51 0,50 29,88 2,51 0,43 0,43
Спектр 2 0,59 2,36 1,17 12,09 46,04 1,25 30,21 3,01 1,14 2,14
Спектр 3 1,14 0,70 3,34 12,66 46,68 1,88 26,41 4,37 1,28 1,54
Спектр 4 0,74 1,93 5,66 0,48 82,49 0,60 4,18 0,63 0,65 2,64
Рис. 2. Микроструктура (×100) сварного соединения (α + β)-титанового сплава: а – зона соединения; б – переходная зона
Рис. 3. Микроструктура (×500) сварного соединения псевдо α-титанового сплава: а – зона контакта; б – основной металл
58
не, где она не состоялась, микротвердость снижа-
ется плавно. В основном металле микротвердость
составляет 4000 МПа.
Обнаруженные силициды системы Ti—Zr—Si в
(α + β)-титановом сплаве распределены довольно
равномерно в основном металле. Их объемная доля
составляет 0,5...0,7 %, объемная доля карбидов
TiC – 0,3 %. В зоне контакта объемная доля сили-
цидов Ti—Zr—Si равняется 0,8 %, карбидов TiC –
0,5 %. Размер частиц на исследуемом участке сос-
тавляет 40...50 нм, они имеют овальную форму в
результате приложенного давления в процессе свар-
ки (рис. 4, а).
В псевдо α-титановом сплаве обнаружены такие
же повышающие жаропрочность силициды системы
Ti—Zr—Si, которые распределены менее равномерно
в основном металле. Их объемная доля составляет
0,3...0,4 %, а карбидов TiC – примерно 0,3 %. В зоне
соединения объемная доля силицидов Ti—Zr—Si
достигает 0,6 %, карбидов TiC – 0,5 %. Частицы в
металле этого образца более крупные, на исследуемом
участке их размер составляет 50...250 нм. Они имеют
аналогичную овальную форму за счет приложенного
в процессе сварки давления (рис. 4, б).
Обнаруженные силициды расположены внутри
α-фазы и имеют эллипсоидальную форму, поэтому
предположительно относятся к типу S2. Данные
частицы не имеют когерентной связи с матрицей и
плохо растворяются при нагреве. Это свидетельст-
вует о том, что в составе частиц присутствуют эле-
менты (олово, алюминий и др.), повышающие ус-
тойчивость решетки. Растворение их возможно
только после нагрева в β-область [6].
По границам зерен в зоне соединения (α + β)-
титанового сплава обнаружены выделения в виде
крупных скоплений силицидов Ti—Zr—Si, что может
послужить причиной понижения пластичности. По
всей видимости, это связано с неодинаковыми ко-
эффициентами диффузии элементов при прессовой
сварке (рис. 5).
В отличие от (α + β)-титанового сплава, по гра-
ницам зерен псевдо α-титанового сплава силицид-
ные частицы скапливаются в меньшей степени, что
обусловливает более высокие показатели их пла-
стических свойств (рис. 6).
Термическая обработка является важнейшим
способом придания сплаву оптимального комплекса
физико-механических свойств. Основная цель тер-
мической обработки состоит в том, чтобы путем на-
Рис. 4. Хаотическое распределение дисперсных силицидных частиц в зоне соединения, ×30000: а – (α + β)-титановй сплав; б –
псевдо α-титановый сплав
Рис. 5. Крупные скопления силицидов Ti—Zr—Si (×10000): а – изображение во вторичных электронах; б – карты элементов
кремния и циркония, полученные при помощи ЭДС
Рис. 6. Скопления силицидных частиц по границам зерен в псев-
до α-титановом сплаве (×10000)
59
грева до определенных температур и последующего
охлаждения вызвать изменение строения металла и
получить заданные свойства [12—14].
Для варьирования свойств сплава нужно, чтобы
после термической обработки произошли остаточ-
ные изменения, обусловленные фазовыми превра-
щениями. Режим термической обработки включает
следующие параметры: температуру нагрева, время
выдержки при данной температуре, скорость нагре-
ва и охлаждения образца.
Анализ характера превращений при закалке, в
зависимости от содержания β-стабилизаторов, име-
ет большое практическое значение с точки зрения
возможности упрочнения закаленных титановых
сплавов при последующем старении.
С целью улучшения качества сварных соедине-
ний титановых сплавов проводили упрочняющую
термическую обработку, состоящую из закалки с
последующим старением. Сплавы нагревали до сос-
тояния β-фазы, закаливали и затем подвергали ста-
рению:
для (α + β)-титанового сплава выполняли закал-
ку в воде от 950 °С в течение 1 ч и старение при
температуре 600 °С (6 ч);
для псевдо α-титанового сплава осуществляли
закалку в воду от 1000 °С (1 ч) и старение (4 ч)
при 600 °С.
При закалочных температурах β-фаза распада-
ется по границам зерен с образованием пластинча-
тых кристаллов α-фазы, по мере распада такие пла-
стинки возникают и внутри зерен β-фазы.
Металлографические исследования (α + β)-ти-
танового сплава после термообработки (ТО) пока-
зали, что по всей длине сварного соединения мик-
роструктура однородная (рис. 7), возникли общие
зерна, что свидетельствует о качественном сварном
соединении. Образование общих зерен в зоне соеди-
нения происходит в результате миграции границ
зерен, ориентированных вдоль первоначальной
плоскости контакта. В результате TО выделения по
границам зерен уменьшаются и коагулируют
(рис. 8), что положительно влияет на пластические
свойства. Твердость в металле зоны повысилась
Рис. 7. Микроструктура (×500) сварного соединения (α + β)-
титанового сплава после ТО
Рис. 8. Выделения силицидов по границе зерна (α + β)-титанового сплава после ТО: а – ×2500; б – ×30000
Рис. 9. Микроструктура сварного соединения псевдо α-титанового сплава после ТО: а – на световом микроскопе, ×500; б – на
РЭМ, ×1500
60
примерно до 4000 МПа, по сравнению с твердостью
основного металла, уменьшившейся до 3660 МПа.
Металлографические исследования псевдо α-ти-
танового сплава показали, что часть зоны контакта
состоит из дезориентированных зерен α- и β-титана
с нечетко выраженной зоной перехода к основному
металлу (рис. 9, а). Следует отметить, что после
ТО зерна α-титана приобретают округлую форму и
их количество увеличивается, в результате чего в
зоне контакта повышается пластичность металла
данного сварного соединения. Ширина зоны кон-
такта в этой области составляет примерно 120...
...130 мкм. Прилегающие к зоне контакта области
с одной стороны состоят из мелкодисперсных хао-
тически расположенных пластин α- и β-фаз, а с
другой, пластины α- и β-фаз имеют четкую ориен-
тировку.
В результате ТО твердость уменьшилась в зоне
контакта псевдо α-титанового сплава до 3500, в ос-
новном металле – до 3660 МПа, по сравнению с
твердостью сварного соединения непосредственно
после сварки (4000...4200 МПа). В другой части
зоны соединения отмечено полное отсутствие ее гра-
ницы. Структура мелкодисперсная, однородная и
практически не отличается от структуры основного
металла, в ней появляется тенденция к сфероиди-
зации пластинок α-фазы.
Этот процесс способствует упрочнению сварного
соединения в зоне контакта, что подтверждается по-
вышением твердости от 3700 до 3900 МПа. Через
первоначальную линию соединения прорастают об-
щие зерна (рис. 9, б). По границам зерен больше
не скапливаются крупные силицидные выделения,
приводящие к охрупчиванию (рис. 10).
Проведены рентреноструктурные исследования
образцов свидетелей после ТО. В (α + β)-титановом
сплаве объемная доля α-фазы увеличилась от 60,0
до 82,6, в то время как β-фазы уменьшилась от 40,0
до 12,1, что подтверждают результаты наших ме-
таллографических исследований. Параметры ре-
шетки β-фазы следующие: а = 2,9264 нм, c =
= 4,6768 нм, а β-фазы – а = 3,2357 нм. Также
обнаружены частицы SiZr2 (5,2 мас. %).
В псевдо α-титановом сплаве после ТО объемная
доля α-фазы составила 94,7 %, а количество за-
калочных структур мартенситного типа β-фазы воз-
росло до 5,3 %, что способствовало увеличению
прочности. Параметры решетки α-фазы следую-
щие: а = 2,9184 нм, c = 4,6701 нм, решетки β-
фазы – а = 3,2206 нм.
После печной упрочняющей ТО проведены ме-
ханические испытания на разрыв круглых образцов
свидетелей. Для (α + β)-титанового сплава предел
текучести составил 1338, а временное сопротивле-
ние – 1346 МПа. В то же время временное сопро-
тивление основного металла без ТО равняется
1422 МПа и предел текучести – 1331 МПа [15].
Для псевдо α-титанового сплава после ТО и ме-
ханических испытаний на разрыв предел текучести
составил 1187 МПа, временное сопротивление –
1250 МПа, а для основного металла без ТО – σт =
= 1130 МПа, σв = 1273 МПа [15]. Полученные ре-
зультаты свидетельствуют о том, что после ТО в
обоих образцах возросло значение предела теку-
чести.
Полученные данные можно сопоставить с ре-
зультатами фрактографических исследований об-
разцов свидетелей после ТО.
Поверхность разрушения образца (α + β)-тита-
нового сплава транскристаллитная, некоторые зер-
на окружены вторичными межзеренными трещина-
ми. Причиной такого характера разрушения явля-
ется декогезия границ зерен вследствие структур-
ных превращений и выделения включений в меж-
зеренное пространство [16, 17].
При растяжении растягивающие напряжения
вызывают неравномерность микропластической де-
формации зерен и концентрацию напряжений на их
границах. Рост концентрации напряжений способ-
ствует возникновению условий облегченного заро-
ждения микротрещин вдоль границ по механизму
квазискола (рис. 11). Размеры силицидов в данном
образце варьируются от 70 до 150 нм и имеют огран-
ку, свидетельствующую об определенной когерент-
ности матрицы и силицида и, как следствие, о су-
Рис. 10. Чистые границы псевдо α-титанового сплава после ТО,
×8500
Рис. 11. Поверхность разрушения образца свидетеля (α + β)-
титанового сплава после ТО, ×16000
61
ществовании полей упругих напряжений у границ
раздела. Эти силициды относятся к типу S1—(Ti,
Zr)5Si3. Они почти всегда располагаются группами
в виде строчек и «привязаны» к межфазной границе
раздела [6].
Рельеф поверхности разрушения образца псевдо
α-титанового сплава слабо выраженный, характер
разрушения – смешанного типа. Разрушение ско-
лом составляет 10...15 %, а вязкое разрушение в
сочетании со слиянием микропор – 85...90 %.
На рис. 12, а представлен участок скола, полу-
ченный внутризеренным сколом через α- и β-фазы.
По поверхности раздела фаз перпендикулярно пло-
скости скола образовались разрывы, что привело к
слоистому виду структуры. Отмеченная слоистая
поверхность разрушения возникает в результате
разделения α- и β-фаз в направлении, нормальном
плоскости скола. Участки вязкого излома образова-
лись по механизму слияния микропор (рис. 12, б).
Упрочняющие силициды системы Ti—Zr—Si, нахо-
дящиеся в этих участках, расположены хаотически
по поверхности. Они когерентны с матрицей, что
способствует улучшению прочностных характерис-
тик. Следует отметить увеличение размеров и коли-
чества частиц, расположенных в матрице.
В результате проведенной упрочняющей ТО (за-
калка + старение) не произошла полная прокалива-
емость образца, вследствие чего внутренняя часть
образца разрушилась по хрупкому, а по всему пе-
риметру – по вязкому механизму.
Выводы
1. Микроструктура α + β-титанового сплава пред-
ставляет собой общие зерна по линии соединения,
а для псевдо α-титанового сплава в микроструктуре
обнаружены вытянутые зерна α-титана, располо-
женные перпендикулярно прикладываемой нагруз-
ке. Размер зоны соединения составляет 120...
...150 мкм.
2. Распределение микротвердости металла зоны
соединения в обоих сплавах относительно равно-
мерное и незначительно отличается от микротвер-
дости основного металла.
3. В зоне контакта, как и в основном металле
экспериментальных сплавов, обнаружены повышаю-
щие жаропрочность силицидные частицы, опреде-
лены их объемная доля, размер и морфология.
4. По границам зерен обоих сплавов обнаружены
крупные скопления силицидов, блокирующие гра-
ницы зерен и снижающие пластичность. В результате
термообработки выделения по границам зерен умень-
шаются, коагулируют (для α + β-титанового сплава)
и полностью исчезают (для псевдо α-титанового спла-
ва). Происходит полная рекристаллизация.
5. В ходе упрочняющей ТО в жаропрочных тита-
новых сплавах через первоначальную границу раз-
дела прорастают общие зерна, исчезают дефекты
по линии соединения, увеличивается структурная
однородность и понижается вероятность образо-
вания трещин, что благоприятно влияет на механи-
ческие свойства.
6. Результаты механических испытаний свиде-
тельствуют о том, что после ТО основного металла
в обоих образцах повысилось значение предела те-
кучести.
1. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов /
С.М. Гуревич, В.Н. Замков, В.Е. Блащук и др. – 2-е изд.,
доп. и перераб. – Киев: Наук. думка, 1986. – 240 с.
2. Каракозов Э.С. Сварка металлов давлением. – М.:
Машиностроение, 1986. – 280 с.
3. Диффузионная сварка титана / Э.С. Каракозов,
Л.М. Орлова, В.В. Пешков, В.И. Григорьевский. – М.:
Металлургия, 1977. – 271 с.
4. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые
сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник. – М.:
ВИЛС-МАТИ, 2009. – 520 с.
5. Металловедение титана и его сплавов / С.П. Белов,
М.Я. Брун, С.Г. Глазунов и др. – М.: Металлургия,
1992. – 352 с.
6. Выделение частиц силицидов в жаропрочных титановых
сплавах / А.А. Попов, С.Л. Демаков, М.А. Попова и
др. // Титан. – 2013. – № 1. – С. 4—13.
7. Ramachandra C., Singh V. Orientation relationship between α′
titanium and silicide S2 in alloy Ti—6Al—5Zr—0,5Mo—0,25Si //
Metal. Trans. – 1985. – A16, № 1—3. – P. 435—455.
8. Singh A.K., Ramachandra C. Characterization of silicides
in high-temperature titanium alloys // J. of materials sci-
ence. – 1997. – 32, is. 1. – P. 229—234.
9. Flower H.M., Salpadoru N.H. Phase equilibrium and trans-
formations in a Ti—Zr—Si system. // Metal. & Mater.
Trans. – 1995. – A26, № 2. – P. 243—257.
10. Ramachandra C., Singh V. Silicide phases in some complex
titanium alloys // Metal. Trans. – 1992. – A23,
№ 2. – P. 689—690.
11. McIntosh G., Baker T.N. Composition of silicide phase in
near-alpha titanium alloys // Phase Transform.’87: Proc.
conf. metal. sci. comm. Inst. metals (Cambridge, 6—10 July,
1988). – London, 1988. – P. 115—118.
Рис. 12. Фрактограммы образца свидетеля псевдо α-титанового сплава после ТО: а – участок хрупкого разрушения, ×1000; б –
участок вязкого излома, ×10000
62
12. Колачев Б.А., Вишняков Д.Я., Лясоцкая В.С. // Ме-
талловед. и терм. обраб. – 1967. – № 2. – С. 21—24.
13. Хорев М.А., Гусев Ю.В., Грибова Н.К. Термическая
обработка сварных соединений сплавов титана ОТ4 и
ВТ20 // Автомат. сварка. – 1983. – № 7. – С. 19—23.
14. Влияние сварки и термообработки на структуру и свойст-
ва высокопрочных сплавов титана // Сплавы титана с
особыми свойствами / М.Х. Шоршоров, Ф.Р. Куликов,
Ю.Г. Кириллов и др. – М.: Наука, 1982. – С. 87—96.
15. Дисперсионно-упрочненные титановые сплавы системы
Ti—Si—X / Г.М. Григоренко, С.В. Ахонин, Т.Г. Таранова
и др. // Современ. электрометаллургия. – 2012. –
№ 1. – С. 45—52.
16. Малевский Ю.Б., Габин В.Ф., Даровский Г.Ф. Атлас
макро- и микроструктур сварных соединений. – М.:
Машгиз, 1961. – 118 с.
17. Фрактография и атлас фрактограмм: Справочник / Пер.
с англ. – М.: Металлургия, 1982. – 489 с.
Presented are the results of investigations of welded joints of titanium alloys of Ti-Si-X system, made by the press
welding method, the interest to which was expired by their challenging application in shipbuilding ( various bodies of
catalysts and catalysts themselves, and also load-carrying elements of ship hulls), chemical industry and machine building.
Using the method of electromagnetic crucible melting with an electromagnetic stirring, the experimental ingots of
high-strength titanium alloys were manufactured. This method allows producing the homogeneous melt and, after cooling,
the ingots, homogeneous in chemical composition. Using the methods of light metallography, SEM, Auger-spectroscopy,
the structure and properties of high-strength titanium alloys of system with dispersion strengthening were examined.
Silicide particles were revealed both in metal of contact zone, and also in base metal of welded joint. Their volume
fraction, size and morphology were determined. Precipitations in the form of large clusters of silicides, blocking the
grain boundaries and decreasing their plasticity, were revealed at the grain boundaries. As a result of heat treatment
the structural homogeneity is increased in heat-resistant titanium alloys and probability of crack formation is reduced,
that influences favorably the mechanical properties of welded joints. Ref. 17, Tables 2, Figs.12
K e y w o r d s : heat-resistant titanium alloys; microstructure; dispersion strengthening; silicides; press welding;
heat treatment; mechanical properties
Поступила 18.06.2013
63
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96705 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-25T20:53:24Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Григоренко, Г.М. Таранова, Т.Г. Ахонин, С.В. Задорожнюк, О.М. Сабокарь, В.К. 2016-03-19T16:33:51Z 2016-03-19T16:33:51Z 2013 Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки / Г.М. Григоренко, Т.Г. Таранова, С.В. Ахонин, О.М. Задорожнюк, В.К. Сабокарь // Современная электрометаллургия. — 2013. — № 3 (112). — С. 56-63. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96705 669.187.2 Представлены результаты исследований сварных соединений титановых сплавов системы Ti-Si-Х, выполненных способом прессовой сварки, интерес к которым обусловлен перспективностью их применения в судостроении (всевозможные корпуса катализаторов и сами катализаторы, а также силовые элементы корпусов судов), химической промышленности и машиностроении. Presented are the results of investigations of welded joints of titanium alloys of Ti-Si-X system, made by the press welding method, the interest to which was expired by their challenging application in shipbuilding ( various bodies of catalysts and catalysts themselves, and also load-carrying elements of ship hulls), chemical industry and machine building. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Новые материалы Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки Behavior of silicides of Ti—Zr—Si system and their effect on properties of welded joints of heat-resistant titanium alloys, produced by press welding Article published earlier |
| spellingShingle | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки Григоренко, Г.М. Таранова, Т.Г. Ахонин, С.В. Задорожнюк, О.М. Сабокарь, В.К. Новые материалы |
| title | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки |
| title_alt | Behavior of silicides of Ti—Zr—Si system and their effect on properties of welded joints of heat-resistant titanium alloys, produced by press welding |
| title_full | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки |
| title_fullStr | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки |
| title_full_unstemmed | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки |
| title_short | Поведение силицидов системы Ti–Zr–Si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки |
| title_sort | поведение силицидов системы ti–zr–si и их влияние на свойства сварных соединений жаропрочных титановых сплавов, полученных способом прессовой сварки |
| topic | Новые материалы |
| topic_facet | Новые материалы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96705 |
| work_keys_str_mv | AT grigorenkogm povedeniesilicidovsistemytizrsiiihvliânienasvoistvasvarnyhsoedineniižaropročnyhtitanovyhsplavovpolučennyhsposobompressovoisvarki AT taranovatg povedeniesilicidovsistemytizrsiiihvliânienasvoistvasvarnyhsoedineniižaropročnyhtitanovyhsplavovpolučennyhsposobompressovoisvarki AT ahoninsv povedeniesilicidovsistemytizrsiiihvliânienasvoistvasvarnyhsoedineniižaropročnyhtitanovyhsplavovpolučennyhsposobompressovoisvarki AT zadorožnûkom povedeniesilicidovsistemytizrsiiihvliânienasvoistvasvarnyhsoedineniižaropročnyhtitanovyhsplavovpolučennyhsposobompressovoisvarki AT sabokarʹvk povedeniesilicidovsistemytizrsiiihvliânienasvoistvasvarnyhsoedineniižaropročnyhtitanovyhsplavovpolučennyhsposobompressovoisvarki AT grigorenkogm behaviorofsilicidesoftizrsisystemandtheireffectonpropertiesofweldedjointsofheatresistanttitaniumalloysproducedbypresswelding AT taranovatg behaviorofsilicidesoftizrsisystemandtheireffectonpropertiesofweldedjointsofheatresistanttitaniumalloysproducedbypresswelding AT ahoninsv behaviorofsilicidesoftizrsisystemandtheireffectonpropertiesofweldedjointsofheatresistanttitaniumalloysproducedbypresswelding AT zadorožnûkom behaviorofsilicidesoftizrsisystemandtheireffectonpropertiesofweldedjointsofheatresistanttitaniumalloysproducedbypresswelding AT sabokarʹvk behaviorofsilicidesoftizrsisystemandtheireffectonpropertiesofweldedjointsofheatresistanttitaniumalloysproducedbypresswelding |