Закономерности формирования бимодальной структуры и комплекса механических свойств сплава на основе интерметаллида Ti3Al при термоводородной обработке

• Автор: Быценко, Оксана Анатольевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Глава I. Состояние вопроса

1.1. Области и перспективы применения жаропрочных сплавов

на основе интерметаллида П3 А1

1.2. Диаграммы состояния системы Т1-А1, как основа разработки

жаропрочных титановых сплавов

1.3. Принципы легирования, структура и механические свойства

сплавов на основе Т13А1

1.4. Технология производства деформированных

полуфабрикатов сплавов на основе Т13А1

1.5. Применение водородных технологий при получении и обработке полуфабрикатов и изделий из сплавов на основе
Т13 А1
1.6. Заключение по литературному обзору
Глава II. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследований
2.2. Методы исследования и использованные приборы
Глава III. Исследование фазовых превращений и процессов
образования бимодальной структуры в сплаве 7115, легированном водородом
3.1. Влияние температуры и концентраций водорода на фазовый
состав и структуру сплава 7115
3.2. Исследование изотермических фазовых и структурных превращений в закаленном сплаве 7115, легированном водородом
3.3. Фазовые превращения при вакуумном отжиге сплава 7115,
легированного водородом

Глава IV. Влияние параметров бимодальной структуры на
механические и эксплуатационные свойства сплава 7115
4.1. Формирование бимодальной структуры сплава 7115, легированного водородом, при вакуумном отжиге
4.2. Влияние типа и параметров структуры на механические свойства сплава 7115
Основные выводы по работе
Список литературы

Актуальность проблемы. Особый интерес исследователей к сплавам на основе интерметаллида титана (Т13А1) связан с высокими показателями удельной жаропрочности и жаростойкости этих материалов. По этим характеристикам они превосходят лучшие промышленные жаропрочные титановые сплавы, а также могут успешно конкурировать со сталями и никелевыми сплавами при температурах до 700-750°С.
Однако низкая технологичность при горячей обработке давлением и недостаточная пластичность при нормальной температуре сплавов на основе алгоминида титана ТцА1 не только затрудняет, но и в ряде случаев исключает возможность изготовления из них некоторых видов полуфабрикатов и изделий традиционными способами термомеханической обработки.
Результатом возможного решения данной проблемы явилось создание группы сплавов с а2+Р(В2)-структурой, наиболее известными из которых являются «а2» и «супер а2» (США), а также ВТИ-1 (Россия). С целью повышения технологичности при горячей обработке давлением и пластичности при нормальной температуре их легируют достаточно высоким количеством ниобия (до 25 масс.%) и рядом других дорогостоящих Р-стабилизаторов. Однако это повышает плотность сплава до 4,6-4,8 г/ см3, а высокая объемная доля Р-фазы не позволяет реализовать весь ресурс их жаропрочности, так как приводит к разупрочнению и развитию ползучести при температурах свыше 600°С.
Комплексный подход к разработке сплавов на основе Т13А1 и технологии их обработки привёл к созданию в МАТИ им. К.Э.Циолковского нового сплава 7115 (патент РФ № 2081929) со значительно более низким содержанием ниобия (до 3..4%), что позволило снизить плотность (до 4,3 г/см3) и количество р-фазы, а следовательно, повысить жаропрочность и понизить стоимость. Проблемы деформируемости, формирования оптимального структурного состояния и комплекса свойств решаются

При практическом использовании водородного пластифицирования водород может быть введен или в слиток, или в предварительно деформированные полуфабрикаты. Водород в слиток можно ввести, подшихтовывая гидрид титана в электрод и проводя плавку в застойной атмосфере, например в среде аргона, или поддерживая каким-либо образом в печи заданное давление водорода. Еще в 1957 году Джонстон [106] отмечал неожиданный факт: при переплаве в вакууме содержание газов во многих сплавах приближается к равновесному, соответствующему их парциальному давлению в остаточной атмосфере печи.
Введение строго заданных количеств водорода в слиток — более сложная техническая задача, чем наводороживание твердого металла. Для наводороживания малых заготовок можно, в частности, использовать аппаратуру Сивертса [78], главные узлы которой следующие: вакуумная система, источник водорода, система очистки водорода от кислорода и паров воды, газовый баллон для сбора водорода и собственно наводороживающая камера, в которой помещается заготовка, предназначенная для введения водорода. Водород можно вводить порциями, собирая многократно его под заданным давлением в известном объеме и напуская наводороживающую систему.
В работе [78] была исследована кинетика взаимодействия водорода с техническим титаном. Основное внимание уделялось поведению титана в промышленных условиях, поэтому поверхность титана не подвергалась никакой специальной обработке, кроме вакуумного отжига при 900°С в течение 6 часов. По данным работы [78] установлено, что при низких температурах процесс поглощения водорода титаном значительно менее интенсивен, чем при высоких температурах. При 375°С процесс поглощения заканчивается за 32 часа, при 475°С - за 8 часа, при 600°С - за 40 минут, а при более высоких температурах - всего за несколько десятков секунд.