Закономерности формирования структуры и физико-механических свойств титана при температурном воздействии

• Автор: Кунгурцев, Максим Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

Fлава 1 Физико-механические свойства титана

1.1 Механизмы деформации титана

LEI Деформация путем скольжения

1.1.2 Деформация путем двойникования

1.2 Особенности структурных превращений в титане

1.3 Влияние размера зерна на механические свойства

поликристаллического материала

1.4 Дефекты кристаллического строения

1.5 Влияние пластической деформации и отжига на
электрические свойства металлов
1.6 Влияние механико-термической обработки на
механические свойства титана
Глава 2 Объект, оборудование и методы исследования
2.1 Выбор материала и методики исследований
2.2 Описание эксперимента
2.3 Приборы и оборудование
Г лава 3 Влияние отжига в широком температурном диапазоне на
структуру и механические свойства титана (сплав ВТ1-0)
3.1 Влияние температурного воздействия на структуру и
механические свойства
3.2 Релаксация напряжений
3.3 Изучение влияния размера зерна на механические свойства
Глава 4 Результаты исследований динамики формирования струк
тур в технически чистом титане ВТ
4.1 Влияние отжига на физические свойства
4.2 Развитие сигналов акустической эмиссии в процессе рас
тяжения образцов, прошедших различную термическую обработку
4.3 Результаты электронно-микроскопических исследований
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы: Одной из задач материаловедения является изучение зависимостей между составом, строением и свойствами материалов, а также закономерностей их изменения под воздействием внешних факторов. Решение этого вопроса, кроме чисто научного интереса, представляет собой еще и важное практическое значение, так как понимание закономерностей физических процессов, протекающих в материалах, позволяет достичь значительного прогресса в области разработки новых материалов с улучшенными потребительскими свойствами.
Представленные в последние годы в научной литературе материалы исследования свойств титана и его сплавов, полученные в процессе механического, термического и других способов воздействия говорит о том, что интерес к данному металлу и его свойствам актуален, а проведенное интенсивное изучение физико-механических возможностей далеко не достаточно. Востребованность титана в различных отраслях промышленности диктует необходимость получения достоверных знаний о поведении его физических, механических, химических свойств в широком диапазоне температур. Большое влияние на свойства материала оказывают его макро- и микроструктура. Именно поэтому исследование закономерностей формирования структуры титана марки ВТ 1-0 в результате воздействия температуры в широком диапазоне и влияние ее на электрические и механические свойства представляет собой как научный, так и практический интерес.
Целью настоящей работы является изучение закономерностей формирования структуры титана на примере сплава ВТ 1-0, полученной в результате температурного воздействия в диапазоне 550 — 1100°С, и её влияния на физико-механические свойства.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:
1. Изучение закономерностей формирования структуры и особенностей структурно-фазовых превращений в титановом сплаве ВТ1-0 при отжиге в диапазоне 550-1100°С.
2. Изучение влияния структуры, полученной в процессе отжига, на механические свойства титана ВТ 1-0.
3. Исследование характеристик электропроводности титана ВТ 1-0, прошедшего термическую обработку в диапазоне 550-1100°С.
4. Проведение комплексного анализа влияния температуры нагрева при отжиге на структуру, механические свойства, электросопротивление, акустическую эмиссию и релаксацию напряжений с целью определения оптимального режима термообработки титана ВТ1-0, способствующего восстановлению физико-механических свойств при [3—>а превращении.
Научная новизна полученных результатов:
1. Впервые на примере титана ВТ 1-0 обнаружено, что структура, сформированная в процессе отжига выше температуры полиморфного превращения, приводит к проявлению аномального поведения зависимости механических и физических свойств (акустико-эмиссионных характеристик и удельного электрического сопротивления).
2. Установлено, что отжиг титана при температуре выше температур-ы полиморфного превращения приводит к снижению степени неоднородности внутренних напряжений, о чем свидетельствует релаксационная зависимость в этой области температур отжига.
3. На основе результатов исследований влияния структуры, полученной в процессе отжига при температуре ниже и выше температуры полиморфного превращения, на физико-механические свойства, определен оп-

Прокатанные, по вышеописанной методике, полосы титана подвергались отжигу в вакуумной печи “СНВЭ 131/14” с остаточным давлением не ниже 10'5 Па при температурах 550, 600, 650, 700, 850, 900, 1000, 1050 и 1100°С в течение 60 минут с последующим медленным (1,8°С/мин) охлаждением с печью.
После вышеописанных видов механико-термической обработки (МТО) из полученных полосовых заготовок электроэрозионным способом на установке AQ300L вырезались образцы. Лопатки для испытания на растяжение имели размеры рабочей области 12х2мм, что удовлетворяло требованиям ГОСТ 1497-84. Для определения параметров макроструктуры, микротвердости, удельного электрического сопротивления, рентгенографического исследования и микроструктуры вырезались образцы размером 10х 10мм и толщиной 1,5 мм.
Для снятия дефектного слоя, возникшего в результате прокатки и резки, полученные образцы подвергались механической шлифовке с последовательной сменой шлифовальной бумаги следующей зернистости: Р220—►Р320—Т>500—>Р800—Л> 1000—>Р1500.
Для определения микротвердости, макроструктуры, удельного электросопротивления образцы проходили дополнительную обработку с применением суспензии OP-S и полировального сукна MD-Chem фирмы Stru-ers. После описанной механической обработки образцы подвергались электрополировке в электролите (5мл perchloric кислотный и метанол на 95 мл) при напряжении U=30B и температуре -40°С.
Образцы для электронномикроскопических исследований механически утоньшали на шлифовально-полировальном станке “StruersLadoPol” до толщины 110 микрон. Из полученной фольги изготовлялись диски диа-