Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6
Получение конденсатов титанового сплава ВТ6, являющегося одним из ведущих конструкционных материалов в авиа- и турбостоении, представляет весьма важное направление в современной металлургии. Рациональным металлургическим способом получения конденсатов сплава ВТ6 выступает высокоскоростное электронно...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96872 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 / И.С. Малашенко, В.В. Куренкова, И.В. Белоусов, В.И. Бибер // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 2 (115). — С. 26-35. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96872 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Малашенко, И.С. Куренкова, В.В. Белоусов, И.В. Бибер, В.И. 2016-03-21T19:18:32Z 2016-03-21T19:18:32Z 2014 Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 / И.С. Малашенко, В.В. Куренкова, И.В. Белоусов, В.И. Бибер // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 2 (115). — С. 26-35. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96872 669.187.017.3:51.001+539.234 Получение конденсатов титанового сплава ВТ6, являющегося одним из ведущих конструкционных материалов в авиа- и турбостоении, представляет весьма важное направление в современной металлургии. Рациональным металлургическим способом получения конденсатов сплава ВТ6 выступает высокоскоростное электронно-лучевое испарение с использованием промежуточной жидкометаллической ванны-посредника. Выбор легирующих компонентов, вводимых в расплавленную ванну, позволяет создавать не только благоприятные технологические условия для испарения материала Ti-6Al-4V, но и влиять на структуру и свойства получаемых конденсатов. Установлено, что применение «легкой» ванны-посредника системы Zr-Mo дает возможность регулировать рациональные скорости конденсации, влияющие на механических свойства и структуру получаемых конденсатов ВТ6, зависящих от состава промежуточных ванн-посредников. Producing of condensates of titanium alloy VT6, being one of leading structural materials in aircraft and turbine construction, represents a rather important direction in modern metallurgy. The rational metallurgical method of producing of alloy VT6 condensates is the high-speed electron beam evaporation using intermediate molten-metallic pool-intermediary. Selection of alloying components, added into molten pool, creates not only favorable technological conditions for evaporation of material Ti—6Al—4V, but also affects the structure and properties of the condensates being produced. It was found that the application of «soft» pool- intermediary of Zr—Mo system gives an opportunity to adjust the rational rates of condensation, influencing the mechanical properties and structure of produced condensates VT6, depending on composition of intermediate pools-intermediaries. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электронно-лучевые процессы Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 Structure and physical-mechanical properties of vacuum condensates of titanium alloy VT6 Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 |
| spellingShingle |
Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 Малашенко, И.С. Куренкова, В.В. Белоусов, И.В. Бибер, В.И. Электронно-лучевые процессы |
| title_short |
Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 |
| title_full |
Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 |
| title_fullStr |
Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 |
| title_full_unstemmed |
Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 |
| title_sort |
структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава вт6 |
| author |
Малашенко, И.С. Куренкова, В.В. Белоусов, И.В. Бибер, В.И. |
| author_facet |
Малашенко, И.С. Куренкова, В.В. Белоусов, И.В. Бибер, В.И. |
| topic |
Электронно-лучевые процессы |
| topic_facet |
Электронно-лучевые процессы |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Современная электрометаллургия |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Structure and physical-mechanical properties of vacuum condensates of titanium alloy VT6 |
| description |
Получение конденсатов титанового сплава ВТ6, являющегося одним из ведущих конструкционных материалов в авиа- и турбостоении, представляет весьма важное направление в современной металлургии. Рациональным металлургическим способом получения конденсатов сплава ВТ6 выступает высокоскоростное электронно-лучевое испарение с использованием промежуточной жидкометаллической ванны-посредника. Выбор легирующих компонентов, вводимых в расплавленную ванну, позволяет создавать не только благоприятные технологические условия для испарения материала Ti-6Al-4V, но и влиять на структуру и свойства получаемых конденсатов. Установлено, что применение «легкой» ванны-посредника системы Zr-Mo дает возможность регулировать рациональные скорости конденсации, влияющие на механических свойства и структуру получаемых конденсатов ВТ6, зависящих от состава промежуточных ванн-посредников.
Producing of condensates of titanium alloy VT6, being one of leading structural materials in aircraft and turbine construction, represents a rather important direction in modern metallurgy. The rational metallurgical method of producing of alloy VT6 condensates is the high-speed electron beam evaporation using intermediate molten-metallic pool-intermediary. Selection of alloying components, added into molten pool, creates not only favorable technological conditions for evaporation of material Ti—6Al—4V, but also affects the structure and properties of the condensates being produced. It was found that the application of «soft» pool- intermediary of Zr—Mo system gives an opportunity to adjust the rational rates of condensation, influencing the mechanical properties and structure of produced condensates VT6, depending on composition of intermediate pools-intermediaries.
|
| issn |
0233-7681 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96872 |
| citation_txt |
Структура и физико-механические свойства вакуумных конденсатов титанового сплава ВТ6 / И.С. Малашенко, В.В. Куренкова, И.В. Белоусов, В.И. Бибер // Современная электрометаллургия. — 2014. — № 2 (115). — С. 26-35. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT malašenkois strukturaifizikomehaničeskiesvoistvavakuumnyhkondensatovtitanovogosplavavt6 AT kurenkovavv strukturaifizikomehaničeskiesvoistvavakuumnyhkondensatovtitanovogosplavavt6 AT belousoviv strukturaifizikomehaničeskiesvoistvavakuumnyhkondensatovtitanovogosplavavt6 AT bibervi strukturaifizikomehaničeskiesvoistvavakuumnyhkondensatovtitanovogosplavavt6 AT malašenkois structureandphysicalmechanicalpropertiesofvacuumcondensatesoftitaniumalloyvt6 AT kurenkovavv structureandphysicalmechanicalpropertiesofvacuumcondensatesoftitaniumalloyvt6 AT belousoviv structureandphysicalmechanicalpropertiesofvacuumcondensatesoftitaniumalloyvt6 AT bibervi structureandphysicalmechanicalpropertiesofvacuumcondensatesoftitaniumalloyvt6 |
| first_indexed |
2025-11-27T08:26:30Z |
| last_indexed |
2025-11-27T08:26:30Z |
| _version_ |
1850808528082567168 |
| fulltext |
УДК.669.187.017.3:51.001+539.234
СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ВАКУУМНЫХ КОНДЕНСАТОВ
ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6
И. С. Малашенко, В. В. Куренкова, И. В. Белоусов, В. И. Бибер
Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины.
03680, г. Киев-150, ул. Боженко 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Получение конденсатов титанового сплава ВТ6, являющегося одним из ведущих конструкционных материалов в
авиа- и турбостоении, представляет весьма важное направление в современной металлургии. Рациональным метал-
лургическим способом получения конденсатов сплава ВТ6 выступает высокоскоростное электронно-лучевое испа-
рение с использованием промежуточной жидкометаллической ванны-посредника. Выбор легирующих компонентов,
вводимых в расплавленную ванну, позволяет создавать не только благоприятные технологические условия для
испарения материала Ti—6Al—4V, но и влиять на структуру и свойства получаемых конденсатов. Установлено, что
применение «легкой» ванны-посредника системы Zr—Mo дает возможность регулировать рациональные скорости
конденсации, влияющие на механических свойства и структуру получаемых конденсатов ВТ6, зависящих от состава
промежуточных ванн-посредников. Библиогр. 14, ил. 14.
Ключ е вы е с л о в а : электронно-лучевое испарение; сплав ВТ6; вакуумный конденсат; ванна-посредник;
скорость осаждения; подложка; температура конденсации; микрослоистость; распределение компонентов; микро-
капельный перенос; удлинение
Титановые сплавы, в частности Ti—6Al—4V (ВТ6),
широко используются для изготовления лопаток
компрессоров газотурбинных двигателей. Сплав
ВТ6 удачно сбалансирован по своему химическому
составу и является одним из ведущих конструк-
ционных материалов в авиа- и турбостроении [1].
Сплав ВТ6 с уменьшенным содержанием приме-
сей внедрения рекомендуется для применения в из-
делиях, где требуются высокие значения вязкости
разрушения и сопротивления против солевой кор-
розии, а также в криогенной технике [2, 3].
Имеются разнообразные технологические (ме-
таллургические) приемы, позволяющие произво-
дить различные виды полуфабрикатов из сплава
Ti—6Al—4V с широким диапазоном микроструктур.
Технология электронно-лучевого испарения и ваку-
умной конденсации является прогрессивным метал-
лургическим приемом, позволяющим получать как
фольгу [1], так и массивные покрытия (конденса-
ты) с ультрамелким зерном и высокими показате-
лями прочностных характеристик [3]. Путем осаж-
дения парового потока на специально подготовлен-
ную поверхность (подложку) из титанового сплава
можно получить материал для эффективного кон-
струкционного покрытия, используемого, напри-
мер, для восстановления геометрических размеров
деталей компрессоров авиационных, судовых и
энергосиловых установок.
Рациональным металлургическим способом по-
лучения конденсатов сплава ВТ6 является высоко-
скоростное электронно-лучевое испарение с исполь-
зованием промежуточной жидкометаллической ван-
ны-посредника. Для увеличения температуры рас-
плава в ванну вводят тугоплавкие металлы [4], по-
зволяющие регулировать подводимую мощность и
объем расплава. По этой причине условия испаре-
ния компонентов сплавов (титана, алюминия, вана-
дия), имеющих различную упругость пара, при тем-
пературе расплава изменяются, как и микрострук-
турные параметры вакуумных конденсатов, а также
их физико-механические свойства.
При выборе перспективного комплекса легирую-
щих добавок, формирующих ванну-посредник для
испарения сплавов ВТ6, учитывали возможное по-
ложительное влияние микродобавок вводимых ком-
понентов на свойства получаемых конденсатов (по-
крытий). К таким элементам, согласно работе [5],
относятся молибден и цирконий. При испарении
сплавов на основе титана, никеля, алюминия и же-
леза рекомендуется использовать вольфрам, молиб-
ден, их сплавы или материалы из группы рения,
тантала, ниобия, гафния [6, 7].
В настоящей работе рассматривали возможность
применения промежуточных ванн-посредников из
тугоплавких компонентов с высокой температурой
плавления – ниобия и тaнтала, «легкой» ванны-
© И. С. МАЛАШЕНКО, В. В. КУРЕНКОВА, И. В. БЕЛОУСОВ, В. И. БИБЕР, 2014
26
посредника системы Zr—Mo для получения рацио-
нальных скоростей конденсации, а также исследо-
вали зависимость механических свойств и структу-
ру получаемых конденсатов ВТ6 от скорости кон-
денсации, определяемой составом промежуточных
ванн-посредников.
Способы исследования. Для сравнения механичес-
ких свойств конденсатов ВТ6 использовали отож-
женный лист сплава Ti—6,4 толщиной 0,65 мм (по-
ставка США), а в качестве испаряемого материа-
ла – слитки Ti—6Al—4V двойного электронно-лу-
чевого переплава диаметром 70 мм.
Вакуумные конденсаты получали на опытно-
промышленной электронно-лучевой установке типа
УЭ-193 конструкции ИЭС им. Е. О. Патона с ис-
пользованием промежуточных ванн-посредников
Zr—Mo, которые формировали на поверхности
слитка путем последовательного обогащения ванны
расплава цирконием и молибденом. Для легкого от-
деления вакуумного конденсата от плоской под-
ложки из сплава ВТ6 на нее предварительно нано-
сили слой CaF2, который испаряли из основного
испарителя. Температуру подложки варьировали в
интервале 620...720 °С при скоростях осаждения
парового потока 13...25 мм/мин.
После отделения пластины конденсата от под-
ложки из нее изготовляли образцы для различных
типов испытаний. Свойства конденсатов определя-
ли в исходном состоянии и после отжига в вакууме
при значениях температуры 450...650 °С, 2 ч и
700 °С, 1 ч.
Микроструктуру и химический состав конден-
сатов исследовали на электронном микроскопе
CamScan4 с использованием энергодисперсионного
анализатора ENERGY 200 (программное обеспе-
чение INCA).
Экспериментальная часть. Сплав ВТ6 относится к
двухфазным α + β сплавам мартенситного класса с
небольшим количеством β-фазы, имеющей ОЦК-
решетку, наличие которой предопределяет склон-
ность материала к упрочняющей термической обра-
ботке. Алюминий является стабилизатором α-фазы
с гексагональной плотноцинкованной решеткой.
При температуре 882,5 °С происходит аллотропное
превращение α- в β-фазу.
Механические свойства титановых сплавов оп-
ределяются технологией их выплавки и последую-
щей термической обработкой. При стабильном хи-
мическом составе их прочность и пластичность за-
висят от размера зерна, соотношения объемных до-
лей α- и β-фаз и наличия упрочняющих фаз. Как
правило, используемые в промышленности сплавы
имеют незначительно ориентированную полиэдри-
ческую структуру со средним размером зерен 25...
...40 мкм после отжига при температуре 600...
...650 °С в течение 2...4 ч [8].
Важно знать о влиянии структуры титановых
конденсатов на вязкость разрушения и сопротивле-
нии разрушению при знакопеременных нагрузках,
что зависит от типа структуры, однородности ее по
толщине, дисперсности структурных составляю-
щих, фазового состава конденсатов. Считают, что
повышение температуры деформации или отжига
до температуры (α + β)↔β-перехода вызывает уве-
личение параметров вязкости разрушения. Напро-
тив, формирование глобулярной структуры путем
деформации ниже температуры β↔(α + β)-перехо-
да приводит к снижению вязкости разрушения, ко-
торая тем меньше, чем ниже температура и выше
степень деформации. Следовательно, чем больше
степень переохлаждения парового потока Ti—6,4
при конденсации, тем получаемый конденсат будет
менее вязким. В случае вакуумных конденсатов
более всего важны скорость конденсации и темпе-
ратура подложки, определяющие степень переох-
лаждения парового потока на поверхности, размер
единичного зерна по толщине конденсата, отно-
шение диаметра к длине зерна и т. д.
Структура равновесного конденсата сплава ВТ6,
полученная при Тк = 650 °С (Тк – температура
конденсации), проанализирована способами скани-
рующей электронной микроскопии (рис. 1). Струк-
тура представляет собой композицию из двух
фаз – α и β. Зафиксировано перераспределение
компонентов между α- и β-фазами, а также обога-
щение приграничных областей α-фазы ванадием
(2,6...5,8 мас. %) в сравнении с центром зерна
(1,9...3,5 мас. %). Частицы β-фазы содержат до
10...14 мас. % ванадия при 2,8...4,5 мас. % алюми-
ния; а α-фазы – 4,6...6,47 мас. % алюминия и 1,9...
...3,8 мас. % ванадия.
Уменьшение размера исходных α-зерен и одно-
временно расстояния между частицами глобуляр-
ной β-фазы приводит к увеличению вязкости раз-
рушения титановых сплавов с глобулярной струк-
турой после закалки и старения. В вакуумных кон-
денсатах после охлаждения в качестве первичной
проявляется структура α-фазы, формирующейся
при температуре ниже полиморфного превращения.
По мере увеличения температуры отжига в матрице
выделяются и коагулируют частицы β-фазы.
Уменьшение расстояния между частицами β-фазы
должно увеличивать частоту остановок развиваю-
щейся трещины при нагружении, что повышает вяз-
кость разрушения. По этой причине увеличение тем-
пературы или времени отжига в интервале 500...
...600 °С должно снижать вязкость разрушения ва-
куумных конденсатов, поскольку расстояние между
частицами β-фазы растет благодаря коагуляции
частиц (рис. 1, б). Вместе с тем рост размера зерна
вызывает ослабление анизотропии кристаллогра-
фического роста, что свидетельствует о положи-
тельном влиянии структурных изменений на вяз-
кость разрушения.
Прочностные свойства конденсатов сплава ВТ6
после термообработки находятся на уровне механи-
ческих свойств промышленного листа. Пластич-
27
ность листа была в 1,5...2,0 раза выше ввиду раз-
личной текстуры роста (поликристаллического ма-
териала).
Многообразие структуры двухфазных титано-
вых сплавов определяет значительное варьирование
их механических свойств (рис. 2). Прочность и
пластичность вакуумных конденсатов сплава ВТ6
существенно зависят от температуры подложки и
скорости конденсации, которые определяются вкла-
дываемой в испаритель мощностью и количеством
вводимого в ванну-посредник тугоплавкого элемен-
та (рис. 3).
Для α + β титанового конденсата снижение пре-
дела текучести должно было бы вызывать повы-
шение ударной вязкости, а максимальные значения
ударной вязкости – соответствовать тому струк-
турному состоянию, когда достигается наибольшая
разница между значениями предела текучести и вре-
менного сопротивления конденсата, однако в соот-
ветствии с диаграммами деформации эта разница,
как правило, минимальна (рис. 4, в).
В ходе исследований механических свойств кон-
денсатов микрослоистость структуры вследствие
нестабильности автоколебательного процесса испа-
рения практически не влияла на прочностные свой-
ства ВТ6 при испытании на растяжение. В случае
высокой однородности химического состава в попе-
речном сечении (ΔAl/Al→0,1) при скорости осаж-
дения Rd = 16,2 мкм/мин относительное удлинение
конденсатов составляло 4...13 % (рис. 5), а сопро-
тивление ударному изгибу достигало максимальных
значений – 46...68,9 Дж/см2 (рис. 3).
Равновесность структуры конденсатов обеспечи-
вается полнотой протекания диффузионных про-
цессов в осаждаемом материале при его получении.
Неравновесность системы сохраняется по мере уве-
личения скорости осаждения парового потока ВТ6
и снижения температуры подложки. Следователь-
но, для получения равновесной структуры конден-
сата необходимо при значениях температуры 620...
...630 °С использовать относительно невысокие ско-
рости конденсации – Rd = 15...18 мкм/мин. При
температуре 650...660 °С скорость осаждения долж-
на составлять 18...22 мкм/мин, а при (680 + 10) °С
может достигать 23...25 мкм/мин. Увеличение тока
испарения (вкладываемой мощности), а также
объема и степени перегрева ванны-посредника уси-
ливает нестабильность процесса испарения сплава
ВТ6, вследствие чего в структуре конденсата возни-
кает микрослоистость, развитие которой определя-
Рис. 1. Микроструктура вакуумного конденсата ВТ6 в исходном
состоянии (а) и после вакуумного отжига 650 °С, 2 ч (б, в)
Рис. 3. Взаимосвязь скорости конденсации Rd и температуры
подложки Tп, обеспечивающих получение высоких значений
функциональных свойств вакуумных конденсатов ВТ6
Рис. 2. Влияние температуры подложки на временное сопро-
тивление σв и адгезионную прочность σА вакуумных конденсатов
ВТ6 на подложке из сплава ВТ6
28
ется материалом ванны-посредника, ее массой и то-
ком испарения (рис. 2, 3).
Обобщенные данные о механических свойствах
(на растяжение) конденсатов ВТ6 показали, что
уровень прочности не зависит существенно от ус-
редненного химического состава и характера микро-
слоистости структуры. Прочность конденсатов с
низким (3 мас. %) и оптимальным (6 мас. %) со-
держанием алюминия подтверждает ведущую роль
текстуры роста в конденсатах с мелким зерном в
достижении матрицей прочности на уровне 1150...
...1200 МПa (рис. 2). Прослеживается монотонное
снижение предела текучести, временного сопроти-
вления, а также рост пластичности конденсатов с
увеличением температуры подложки в интервале
значений температуры от 620...630 до 680...690 °С.
Использование максимальной температуры на-
грева подложки ВТ6 (650 °С) оказалось недоста-
точным для получения высокопрочных соединений
сплав/конденсат при адгезионных испытаниях.
Однако осаждение парового потока ВТ6 при крат-
ковременном (8...10 мин) нагреве подложки до
715...720 °С и ее последующее снижение до 650 °С
позволило получить стабильно высокий уровень ад-
гезии (более 600 МПа) конденсата с основой
(рис. 2).
Более низкая скорость конденсации парового по-
тока (15...18 мкм/мин) на периферии подложки
позволила достичь более высокого уровня прочно-
сти (1125...1300 МПа) по сравнению с материалом,
конденсирующимся непосредственно над испарите-
лем, где при равных условиях (в одном экспери-
менте) скорость составляла 21...23 мкм/мин, а вре-
менное сопротивление – 1040...1070 МПа.
Указанные различия в механических свойствах
можно связать с полнотой протекания диффузион-
ных процессов в объеме конденсата при его форми-
ровании. При меньших скоростях осаждения нерав-
новесность структуры получаемого конденсата ос-
лаблена, материал может достигать термодинами-
ческого равновесия в каждом отдельно взятом фор-
мирующемся микрослое. Концентрация неравно-
весных вакансий, которые в дальнейшем сливаясь
образуют микропоры, в данном случае относитель-
но невелика. В результате получают конденсат ВТ6
с удовлетворительным уровнем прочности при тем-
пературе подложки 620...630 °С.
Более высокие (23...25 мкм/мин) скорости
осаждения парового потока хотя и способствуют вы-
делению на подложке большого количества скрытой
теплоты конденсации, однако не обеспечивают фор-
Рис. 4. Микроструктура (а—в) и диаграмма деформирования (г) конденсата ВТ6 после испытаний на изгиб; f – стрела прогиба
Рис. 5. Распределение алюминия, титана, ванадия в вакуумном
конденсате ВТ6 (после осаждения) при использовании проме-
жуточной ванны Mpool = 44 г Zr + 25 г Mo, Td = 650 °C, Rd =
= 14,9 мкм/мин); h – толщина конденсата
29
мирование равновесной структуры сплава, конден-
сирующегося на подложке при 620...630 °С. При
этом важен материал подложки и его теплопровод-
ность. Конденсаты, полученные на стальной под-
ложке с высоким уровнем теплопроводности, склон-
ны к старению при последующем отжиге в вакууме
в условиях 450...560 °С.
При скорости конденсации 12...14 мкм/мин
разница в минимальном и максимальном значениях
предела текучести образцов, взятых в различных
участках подложки, была достаточно большой –
200 МПа при значении временного сопротивления
1180...1200 МПа. Когда скорость конденсации сос-
тавляла 25 мкм/мин разница между наибольшим
и наименьшим значениями предела текучести сос-
тавляла менее 50 МПа. Это указывает на повышен-
ную склонность парового потока к закалочным эф-
фектам при Rd = 24...25 мкм/мин. Следовательно,
полученные при высоких скоростях осаждения (и
низкой температуре конденсации) материалы будут
чувствительны к эффектам старения и потере пла-
стичности при нагреве, что нежелательно для кон-
струкционных покрытий, наносимых на реальные
детали.
Увеличение скорости осаждения парового пото-
ка от 16 до 25 мкм/мин вызывает монотонное сни-
жение вязкости разрушения вакуумных конденса-
тов ВТ6 от 45...60 до 24...35 Дж/см2. Этот эффект
связан с возникновением микропористости в мате-
риале при неравновесных условиях осаждения па-
рового потока. Рациональные режимы последую-
щей термообработки способствуют повышению вяз-
кости разрушения. Максимальную вязкость разру-
шения получают при однородном распределении
компонентов по толщине конденсата, когда значе-
ние ΔAl не превышает 0,5 % при среднем содержа-
нии алюминия 5,2...6,5 мас. % (рис. 6). Важность
результата заключается в том, что увеличение тока
испарения способствует перегреву ванны, увеличе-
нию ее объема, усилению микрослоистости материа-
ла [ΔA(max—min) = 3 %] (рис. 6). Однако это не
сказывается существенно на физико-механических
свойствах (временном сопротивлении и пластично-
сти конденсатов). Физическая микронеоднород-
ность влияет на механизм разрушения слоистых
конденсатов при изгибных испытаниях, вызывает
раннее разрушение по хрупким прослойкам α-фазы
(рис. 4, а, б, г).
Обобщенные результаты многоцикловой устало-
сти конденсатов в зависимости от температуры их
осаждения (подложки) свидетельствуют о том, что
максимальной долговечностью характеризуются
конденсаты, полученные при 650 °С. Последующий
выравнивающий отжиг конденсатов при этой тем-
пературе в течение 2 ч не приводит к изменению
предела выносливости материала (рис. 7).
Из сравнения усталостной долговечности кон-
денсатов ВТ6 с металлургическими условиями их
получения (MTa = 73 г) сделано следующее заклю-
чение. При температуре подложки 650...660 °С сни-
жение скорости конденсации парового потока Ti—6,4
вызвало незначительное уменьшение предела выно-
сливости конденсата. Увеличение температуры под-
ложки, определяющее рост зерна и укрупнение час-
тиц β-фазы, однозначно снижало предел выносли-
вости конденсата от 370...400 до 285...305 МПа на
базе 1⋅107 циклов.
Низкая температура подложки (620...630 °С)
обеспечивает закалочный эффект и тем самым вы-
зывает рост значений предела текучести и временно-
го сопротивления вследствие формирования пере-
сыщенного алюминием и ванадием твердого раствора
конденсата Ti—6,4, способствует снижению предела
выносливости при больших амплитудах напряжений,
стабилизируя его на уровне 320...330 МПа в диапа-
зоне 1⋅106...1⋅107 циклов нагружения.
Образование микрослоистой структуры (рис. 8, а)
конденсированного сплава ВТ6 в первую очередь
связано с избирательным испарением алюминия из
перегретой ванны через неравновесный слой пара.
Ванна разогревается электронным пучком, скани-
рующим по поверхности расплава. Применение на
первом этапе исследований тугоплавких добавок
ниобия и тантала для формирования ванны-посред-
ника и достижения режима высокоскоростного ис-
парения не обеспечивало однородности структуры
конденсированного материала (рис. 8, а, 7, 4).
В случае получения достаточно толстых конден-
сатов (до 3...5 мм) время процесса конденсации па-
рового потока было достаточно большим и достига-
ло 5 ч при скорости осаждения 12...13 мкм/мин.
Повышая скорость осаждения до 18 мкм/мин за
Рис. 7. Многоцикловая усталость вакуумных конденсатов ВТ6
при температуре 20 °С: 1 – Ti—6,4 (лист толщиной 1,35 мм);
2 – ВТ6 после осаждения при Tп = 650 °С; 3 – ВТ6 после
осаждения и вакуумного отжига при 650 °С, 2 ч
Рис. 6. Распределение алюминия, титана, ванадия в вакуумном
конденсате ВТ6 (после осаждения) при использовании проме-
жуточной ванны (MTa = 73 г, Td = 650...660 °C, Rd =
= 21,5 мкм/мин)
30
счет увеличения вкладываемой мощности сокраща-
лось время испарения, однако это приводило к появ-
лению микрокапельного переноса. Чем выше вкла-
дываемая в испаритель мощность, тем больше ско-
рость испарения/конденсации и вероятность полу-
чения спектра микрокапель в объеме и на поверхно-
сти осаждаемого слоя, что недопустимо (рис. 9).
Причиной разбрызгивания испаряемого мате-
риала (слитка) является реактивное действие струй
пара, т. е. локальное повышение давления пара на
жидкую ванну, когда возникают эффекты захлопы-
вания расплава с увеличением размера локального
мениска. Способствуют разбрызгиванию местные
различия в давлении пара и движение расплава.
Склонность к разбрызгиванию определяется не
только поверхностной мощностью, но и качеством
испаряемого материала – содержанием кислорода,
плотностью металла слитка, минимальной пористо-
стью, температурными градиентами в ванне рас-
плава. У многих материалов интенсивное разбрыз-
гивание происходит при удельной поверхностной
мощности 10...100 кВт/см2 [4].
Важным фактором, влияющим на механические
свойства полученных конденсатов оказывает содер-
жание кислорода (рис. 10). Как видно из диаграмм,
показанных на рис. 11, при минимальном содержа-
нии (0,13 мас. %) кислорода материал ВТ6 имеет
определенный запас пластичности. У зарубежной
фольги содержание кислорода составляет 0,10...
...0,14 мас. %. Такое содержание кислорода с учетом
малого размера зерна не влияло на снижение пре-
дела текучести и временного сопротивления ГПУ
матрицы. Массовая доля кислорода, являющегося
сопутствующей легирующей примесью в сплаве
ВТ6, не должна превышать 0,2 % для обеспечения
технологической пластичности конденсированного
материала (свариваемости и деформативности) на
удовлетворительном уровне.
На скорость испарения и сопутствующий микро-
капельный перенос влияют энергетические парамет-
ры процесса испарения (частота сканирования при
программной развертке, уровень расплава в испари-
теле). При постоянной скорости подпитки ванны,
частично обеспечивающей стабильные условия ис-
парения в течение длительного времени, на микро-
капельный перенос влияют реакции рафинирова-
ния испаряемой ванны на границе раздела жидкая
фаза—вакуум.
Рис. 10. Зависимость содержания кислорода в горячей зоне ва-
куумных конденсатов ВТ6 при введении циркония в промежу-
точную ванну Zrв Ti—Zr—Mo—V—Al; темное поле – исходное
содержание кислорода в слитках Ti—6,4 0,173...0,187 мас. %
Рис. 8. Микроструктура конденсата ВТ6 в поперечном сечении,
полученного с ванной-посредником из 73 г тантала (a) и 44 г Zr +
+ 15 г Mo (б)
Рис. 9. Поверхность излома конденсата ВТ6 (а) со «стволами»
роста от микрокапель (б)
31
Испарение сплава ВТ6 электронным лучом в ва-
кууме сопровождается рассеиванием алюминия в
окружающее пространство и преимущественным
его осаждением на подложке на периферии. Соглас-
но данным работы [8] при наличии в центре горя-
чего пятна 6 % алюминия конденсат Ti—6,4 на рас-
стоянии 250 мм от центра содержит 8,5 мас. % алю-
миния. Это явление, скорее всего, вызвано сильным
осевым перегревом испаряемой ванны, когда грани-
ца контакта расплава с твердым испаряемым слит-
ком имеет выраженную параболическую форму
(при возможной глубине 30 мм).
Использование ванны-посредника, содержащей
компоненты с высокой энергией связи с кислородом
по сравнению с титаном, вызывает их реакцию вза-
имодействия с кислородом, растворенным в испа-
ряемом слитке. Следствием этого является форми-
рование на поверхности расплава оксидных шлако-
вых пленок, что обеспечивает снижение содержания
кислорода в конденсате. Отмечено монотонное
уменьшение содержания кислорода в конденсатах
ВТ6 в зависимости от увеличения количества вво-
димых в расплав добавок (рис. 10).
К металлургическими приемам борьбы с явле-
нием разбрызгивания жидкометаллической ванны
при испарении относятся ограничение количества
газовых примесей и повышение плотности испаря-
емого сплава, использование ванн-посредников из
тугоплавких металлов IV—VIa групп.
В работе [9] исследовано влияние добавок ит-
трия, титана, ванадия, циркония, ниобия, железа,
используемых в качестве присадочного материала
в ванну-посредник при испарении и конденсации
меди. Материал, применяемый для формирования
промежуточной ванны-посредника при испарении
чистого металла должен отвечать ряду требований.
Плотность (удельный вес) добавляемого металла
должна быть меньше плотности испаряемого метал-
ла; упругость пара материала присадки – ниже
упругости пара испаряемого сплава, а температура
плавления – выше [10].
Известны способы регулирования скорости
электронно-лучевого испарения материалов в ваку-
уме, используя которые удается ограничить раз-
брызгивание металла при высокоскоростном испа-
рении из жидкой ванны. В качестве тугоплавкой
ванны-посредника при испарении сплава титана
вначале применяли ниобий и тантал, имеющие
низкие значения упругости пара и высокую темпе-
ратуру плавления ниобия. Последняя составляет
2468, тантала – 3000 °C. Увеличение температуры
расплава ВТ6 при формировании ванны-посредни-
ка приводило к росту скорости испарения, а соот-
ветственно, и конденсации (Rd ≈ 25...35 мкм/мин),
появлению микрослоистости в структуре конденса-
та (рис. 8, а, 4, 6). В этом случае микрослои, обо-
гащенные алюминием, чередовались со слоями кон-
денсата, обогащенными ванадием и обедненными
алюминием. Максимальная концентрация алюми-
ния в отдельных микрослоях достигала 12 мас. %.
Такая неоднородность структуры и значительный
разброс данных по алюминию вызывали охрупчива-
ние и расслоение конденсатов при изгибе или знако-
переменных нагрузках (многоцикловая усталость).
Суть рассмотренного в работах [10, 11] способа
легирования заключается в использовании спе-
циальной ванны-посредника из циркония, которая
формируется в тигле на поверхности расплава меди.
В качестве ванны-посредника использовали рас-
плав навески циркония (до 10 об. % объема ванны),
которую растворяли в расплаве испаряемой меди,
повышая тем самым температуру зеркала ванны.
Это заметно увеличивало скорость испарения ме-
талла (медь или хром) при ограничении микрока-
пельного переноса.
В нашем случае при оптимизации химического сос-
тава ванны-посредника следовало учитывать необхо-
димость ограниченного рассеивания легколетучего
алюминия в паровом потоке [12], которое усиливается,
когда соотношение масс Mo/Zr в эвтектической точке,
изначально принятое как 3/7, возрастает. Избыточ-
ный молибден повышает температуру поверхности
ванны и, судя по вогнутому мениску расплава, снижает
его поверхностное натяжение. В результате растет ско-
рость конденсации, и тенденция к рассеиванию алю-
миния на периферию усиливается [12]. То же самое
происходит, когда увеличивается общая масса вводи-
мых добавок. Например, рассеивание алюминия (раз-
ность абсолютных значений содержания алюминия в
центре горячего пятна над испарителем и на периферии
подложки под углом более 30°) достигало 0,9 мас. %,
если количество вводимой добавки в расплав состав-
ляло 60 г Zr + 25 г Mo (Σ = 85 г).
При менее легированной ванне-посреднике откло-
нение в содержании алюминия в отдельных микро-
слоях конденсата было меньшим (рис. 8, б, рис. 5).
Определение количества вводимых в расплав
ВТ6 добавок связывали с двумя основными проб-
Рис. 11. Типичные диаграммы деформации конденсатов ВТ6 при
массовой доле кислорода 0,16...0,25 (а) и <0,13 % (б)
32
лемами: достижением высокого качества конденса-
та (покрытия), т. е. надежностью технологического
процесса, и временем его получения или скоростью
конденсации, определяющей экономическую эффек-
тивность процесса. Под качеством конденсата пони-
мают минимизацию микрокапельного переноса и от-
сутствие микрослоистости в конденсированном мате-
риале при соблюдении его химического состава.
Задачу оптимизации содержания жидкометал-
лической ванны-посредника для испарения спла-
ва Ti—Al—V решали путем введения в ванну испа-
ряемого материала компонентов, способствующих
снижению чувствительности поверхности испаре-
ния к температурным колебаниям (градиентам) и
позволяющих реализовать гомогенное испаре-
ние/конденсацию в течение длительного времени
без образования в осажденном материале микро-
слоистости и ограничения микрокапельного пере-
носа (с размером микрокапель в конденсате не более
dspit = 50 мкм на площади поверхности в 10 см2).
Введение циркония в расплав снижало скорость
конденсации (рис. 12) при неизменных теплофизи-
ческих условиях испарения (в результате снижения
ТL согласно диаграмме равновесия [13] и увеличе-
ния поверхностного натяжения расплава). В свою
очередь, введение молибдена усиливало скорость
испарения/конденсации слитка Ti—6,4 благодаря
возрастанию ТL жидкометаллической ванны испа-
ряемого слитка.
Предложенная композиция состоит из легирую-
щих элементов, добавляемых в испаряемый расплав
Ti—Al—V, которые при взаимодействии с расплавом
формируют на торцевой поверхности слитка, поме-
щенного в водоохлаждаемый тигель, испаряемую
ванну-посредник. Через нее реализуется испарение
основных составляющих сплава ВТ6, включая вы-
сокочистые цирконий и молибден электронно-луче-
вой плавки, содержащие минимальное количество
примесей внедрения (С ≤ 0,2 и O ≤ 0,1 мас. %) при
массовом соотношении циркония/молибдена, соот-
ветствующем эвтектическому составу. Это соотно-
шение составляет примерно 7:3, что соответствует
71 мас. % циркония и 29 мас. % молибдена при
Тэвт = 1553 °С согласно работе [13].
Основной подход к поставленной задаче заклю-
чался в формировании ванны-посредника с темпе-
ратурой расплава ниже точки плавления испаряе-
мого сплава ВТ6. Это принципиально иной подход,
в отличие от предложенного в работе [6], где Тпл
материала ванны-посредника (ниобий, тaнтал), ус-
танавливаемого в тигель на испаряемый слиток (ни-
келевый или титановый сплавы), всегда выше тем-
пературы плавления испаряемого металла. Введе-
ние в расплав Ti—Al—V добавок циркония и молиб-
дена в соотношении, соответствующем эвтектичес-
кой системе Zr—Mo со сниженным уровнем поверх-
ностного натяжения расплава, позволило создать
благоприятные условия испарения при электронно-
лучевом нагреве слитков сплава ВТ6 и сформиро-
вать преимущественно мелкую ванну (при неизмен-
ных условиях сканирования электронного пучка по
поверхности расплава).
Введение в расплав указанных присадок дало
возможность ограничить ликвацию расплава и спо-
собствовало формированию плоского фронта пла-
вления твердой фазы под ванной слитка, перерас-
пределило конвективные потоки Марангони в при-
поверхностных слоях расплава благодаря ограниче-
нию температурных градиентов и вследствие роста
теплопроводности расплава. Таким образом, пере-
нос алюминия из твердой фазы слитка ВТ6 через
слой расплава Ti—Zr—Mo—V—Al к поверхности раз-
дела жидкость—вакуум был упрощен.
При использовании ванны-посредника расплав
Ti—Zr—Mo—V—Al практически был гомогенным во
всем объеме ванны сплава ВТ6. Испарение алюми-
ния и ванадия происходило за счет вымывания кон-
вективными потоками жидкого металла компонен-
тов ВТ6 из твердой фазы слитка и переноса их к
приповерхностным слоям расплава, граничащим с
газовой фазой (вакуумом). В результате испарение
основных составляющих сплава Ti—6Al—4V проис-
ходило спокойно с поверхности ванны-посредника,
без какого либо заметного обогащения парового по-
тока цирконием и молибденом. Цирконий обнаружи-
вался в конденсате на уровне 0,035...0,100 мас. %
в зависимости от количества вводимой в ванну-по-
средник добавки.
В основном значения предела текучести и вре-
менного сопротивления конденсатов, полученные с
использованием ванны-посредника различного хи-
мического состава, были примерно одинаковыми,
однако показатели относительного удлинения раз-
личались, что, вероятно, связано с различной сте-
пенью микрокапельного переноса.
Максимальные значения относительного удли-
нения полученных конденсатов находились в пре-
делах 12,5...14,0 %. Во всех случаях, когда при
растяжении образцов они составляли 3...5 %, в ана-
лизированном изломе можно было обнаружить
«стволы» роста от микрокапель, изредка возникав-
ших на подложке (рис. 9). Наличие инородных рос-
товых включений в конденсатах недопустимо ввиду
Рис. 12. Зависимость скорости конденсации от количества цирко-
ния ( ) и молибдена (Δ) в расплавленной ванне при испарении
слитка ВТ6 (Iисп = 2,3 A)
33
их ограниченной (слабой) когезионной связи с мат-
рицей конденсата/покрытия, поэтому они действу-
ют, как надрезы при механическом нагружении ма-
териала.
Вакуумные конденсаты ВТ6, полученные на ста-
ционарной подложке, по сравнению с промышлен-
ными сплавами (0,2 % O, 0,05 % N), имеют меньшее
содержание примесей внедрения, в первую очередь
кислорода и азота 0,120 %, 0,007 % N). В процессе
испарения слитка периферийные области парового
потока экранируют проникновение остаточной ат-
мосферы во внутренний объем (конус) парового
потока и тем самым обеспечивают относительно вы-
сокую чистоту по газовым примесям конденсируе-
мого на подложке материала.
Анализ структуры изломов конденсатов, полу-
ченных с ванной Zr + Mo общей массой 40...55 г,
не выявил наличия микрослоистости, характер-
ной для случая использования ванн-посредников
на основе ниобия или тантала при испарении спла-
ва Ti—6Al—4V (рис. 8, б, 4).
Увеличение общей массы смеси Zr + Mo, вводи-
мых в испаряемую ванну сплава титана, начиная с
определенного количества снижает скорость испа-
рения/конденсации слитка Ti—6,4 при стабилизи-
рованных условиях нагрева расплава. Несмотря на
увеличение объемной доли смеси с низкой ТL (в
эвтектической системе Mo—Zr минимальная ТL =
= 1553 °С), в расплаве возрастает доля циркония с
ТL = 1855 °С и низкой упругостью пара. Например,
в случае введения в расплав 100 г смеси, состоящей
из 71 г циркония и 29 г молибдена, скорость кон-
денсации сплава Ti—6,4 на подложке, отстоящей от
среза испарителя на расстоянии 330 мм, составляла
не более 8 мкм/мин. Одновременно снижалось ко-
личество алюминия, переносимого паровым пото-
ком в центр конденсата, поскольку молибден усили-
вает рассеивание алюминия на периферию парового
потока.
Эффективность различных ванн-посредников
при получении максимального уровня пластичности
конденсированного сплава Ti—6Al—4V демонстри-
руют рис. 13, 14, на которых приведены гистограм-
мы удлинения образцов сечением 3×1 мм и длиной
рабочей части 10 мм, изготовленных из пластины
конденсата, соответствующей так называемому «го-
рячему пятну». Полученные преимущественно вы-
сокие значения относительного удлинения (ε =
= 10...15 %) конденсатов при одноосном растя-
жении со скоростью деформации (ε′ = 1,7⋅10—3 1/с)
подтвердили отсутствие в их структуре микросло-
истости. Указанные конденсаты толщиной 1 мм по-
лучены со скоростями конденсации Rd = 14...
... 16 мкм/мин.
Таким образом, для формирования однородной
структуры конденсированного покрытия с постоян-
ным соотношением алюминия Al/V по толщине
осажденного слоя глубина испаряемой ванны в
тигле должна составлять 9...12 мм. Испарение спла-
ва Ti—Al—V осуществляют электронным пучком,
сканирующим по периферии поверхности цилин-
дрической ванны без центрального пятна нагрева
для получения плоского фронта расплав—твердая
фаза. Смесь металлов, вводимых в жидкометалли-
ческую ванну испаряемого в вакууме титанового
сплава ВТ6, состоящая из высокочистых циркония
и молибдена, отличается тем, что массовое соотно-
шение компонентов в смеси соответствует эвтекти-
ческой концентрации согласно диаграмме фазового
равновесия [14]. Количество смеси металлов (Mo +
+ Zr), вводимой в расплав Ti—6Al—4V, должно сос-
тавлять 23...30 % массы расплава (жидкой ванны).
Выводы
1. Рассмотрены технологические возможности элек-
тронно-лучевого испарения сплава ВТ6, содержа-
щего компоненты с различной упругостью пара
(ванадий, алюминий), при получении вакуумных
конденсатов. С этой целью использовали промежу-
точную ванну-посредник из тяжелых элементов
(ниобий и тантал) с высокой температурой плав-
ления, а также «легкую» ванну-посредник эвтекти-
ческого состава системы Zr—Mo с температурой пла-
вления 1553 °С для получения рациональных ско-
ростей конденсации.
2. Использование «тяжелых» ванн-посредников
на основе ниобия и тантала вызывает увеличение
скорости конденсации Rd до 21...25 мкм/мин, что
способствует возникновению микрослоистости кон-
денсата и приводит к недопустимому обогащению
отдельных слоев конденсатов алюминием. Это сни-
жает относительное удлинение осажденного мате-
Рис. 13. Удлинение образцов-конденсатов сплава ВТ6, получен-
ных с использованием промежуточных ванн на титановой под-
ложке: 1 – 28 г Zr + 12 г Mo; 2 – 35 г Zr + 15 г Mo
Рис. 14. Удлинение образцов-конденсатов сплава ВТ6, получен-
ных с использованием промежуточных ванн, осажденных на ти-
тановую подложку: 1 – 44 г Zr + 25 г Mo; 2 – 44 г Zr + 15 г Mo
34
риала до 3...5...8 % и приводит к хрупкому разруше-
нию при испытаниях на изгиб.
3. Разработана промежуточная ванна-посредник
на основе циркония и молибдена с массовым соот-
ношением компонентов 7:3, обеспечивающая высо-
кую скорость испарения при ограниченном микро-
капельном переносе парового потока и минималь-
ную слоистость структуры получаемых конденсатов
сплава ВТ6.
4. Установлено, что микрослоистость структуры
вакуумных конденсатов (вследствие автоколеба-
тельного процесса электронно-лучевого испарения)
практически не влияет на прочностные свойства
конденсатов при испытании на растяжение.
5. Увеличение количества вводимых в испаряе-
мую ванну добавок циркония и молибдена приводит
к монотонному снижению плотности брызг в кон-
денсате ВТ6. Временное сопротивление конденса-
тов не зависит от химического состава используемой
промежуточной ванны, относительное их удлине-
ние достигает 10,5...13,5 % при одновременном до-
стижении половиной испытуемых образцов макси-
мальных значений прочности. Увеличение количе-
ства добавок вводимых в промежуточную ванну
циркония и молибдена (до 60 г Zr и 25 г Mo) вы-
зывает снижение массовой доли кислорода в горя-
чей зоне. Минимальное количество кислорода в ва-
куумных конденсатах составляет 0,13 мас. %.
6. Лучшие физические и механические свойства
конденсатов сплава ВТ6 получены при использова-
нии «легкой» ванны-посредника в варианте
44 г Zr + 25 г Mo (Zr/Mo = 1,76) при увеличенном
содержании молибдена по сравнению с эвтектичес-
ким соотношением Zr/Mo, равном 2,45. Это соот-
ветствует оптимальному содержанию добавок цир-
кония и молибдена в ванне, равному 20...24 мас. % Zr
и 13...14 мас. % Mo, когда соотношение Zr/Mo
составляет 1,54...1,70.
1. Конструкционные материалы: Справочник / Под ред.
Б. Н. Арзамасова. – М.: Машиностроение, 1990. –
687 с.
2. Smith H. R., Kennedy K., Boericke F. S. Metallurgical
characteristics of titanium-alloy foil prepared by electron
beam evaporation // J. Vac. Sci. Technology. – 1970. –
7, № 6. – P. 48—51.
3. Pat. 8.329436B2 USA, ICI7 C23C16/00. Vapor deposition
of dissimilar materials / I. V. Belousov, I. S. Malashenko,
G. F. Sergienko et al. – Publ. 16.10.2012.
4. Шиллер З., Гайзиг У., Панцер З. Электронно-лучевая
технология. – М.: Энергия, 1980. – 528 с.
5. Сварные соединения титановых сплавов / В. Н. Мои-
сеев, Ф. Р. Куликов, Ю. Г. Кириллов и др. – М.: Ме-
таллургия, 1978. – 48 с.
6. Пат. 5474809 США, ICl6B05D 3/06 C23C 16/00. Eva-
poration method / D. W. Skelly, M. R. Jackson. – Publ.
12.12.95.
7. Металлография титановых сплавов / Под ред. С. Г. Гла-
зунова, Б. А. Калачева. – М.: Металлургия, 1980. –
464 с.
8. Physical vapor deposition. – Berkeley, Calif: Airco Temes-
cal, 1976. – 190 p.
9. Электронно-лучевое испарение и конденсация меди через
ванну-посредник / Б. А. Мовчан, В. А. Осокин,
Л. В. Пушечникова, Н. И. Гречанюк // Пробл. спец.
электрометаллургии. – 1991. – № 3. – С. 58—61.
10. Пат. 3356487 США, ICl3 C23C 13/00. Prevention of
splattering during vaporization processing / C. d. A. Hunt,
J. D. Merrill. – Publ. 5.12.67.
11. Пат. 2156005 Франция, ICl3 C23C 13/00 H01J 19/00.
Source de vapour et procode de d’epo’t sous vide /
H. G. Cock, P. A. Hallen. – Publ. 27.09.72.
12. Махоткин А. В., Малашенко И. С., Топал В. И. Процес-
сы разделения при электронно-лучевом испарении сплавов
и смесей веществ // Современ. электрометаллургия. –
2005. – № 3. – С. 36—43.
13. Молибден-цирконий. Диаграммы состояния двойных ме-
таллических систем: Справочник / Под ред. Н. П. Ля-
кишева. – М.: Машиностроение, 1999. – 3, кн. 1. –
С. 470—473.
14. Титан-цирконий. Диаграммы состояния двойных металли-
ческих систем: Справочник / Под ред. Н. П. Лякише-
ва. – М.: Машиностроение, 1999. – 3, кн. 1. – 872 с.
Producing of condensates of titanium alloy VT6, being one of leading structural materials in aircraft and turbine
construction, represents a rather important direction in modern metallurgy. The rational metallurgical method of
producing of alloy VT6 condensates is the high-speed electron beam evaporation using intermediate molten-metallic
pool-intermediary. Selection of alloying components, added into molten pool, creates not only favorable technological
conditions for evaporation of material Ti—6Al—4V, but also affects the structure and properties of the condensates being
produced. It was found that the application of «soft» pool- intermediary of Zr—Mo system gives an opportunity to adjust
the rational rates of condensation, influencing the mechanical properties and structure of produced condensates VT6,
depending on composition of intermediate pools-intermediaries. Ref. 14, Figures 14.
K e y w o r d s : electron beam evaporation; alloy VT6; vacuum condensate; pool-intermediary; rate of deposition;
substrate; temperature of condensation; microlamination; distribution of components; microdrop transfer; elongation
Поступила 11.03.2014
35
|