Процессы формирования структуры и свойств сплава на основе орторомбического алюминида титана при термоводородной обработке

• Автор: Хаджиева, Ольга Георгиевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Общая характеристика интерметаллидных сплавов на основе алюминидов титана

1.2 Влияние легирующих элементов, фазового состава и структуры на физические и механические свойства сплавов на основе интерметаллида ПгАГЫЬ
1.3 Фазовые превращения в закаленных сплавах на основе интерметаллида ТігАІМз при старении

1.4 Взаимодействие алюминидов титана с водородом

1.5 Термомеханическая обработка интерметаллидных титановых сплавов и влияние водорода на процессы деформации алюминидов титана

1.6 Постановка задачи исследования

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Исследуемый материал

2.2 Схемы обработки
2.3 Методика исследования
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ И СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО АЛЮМИНИДА ТИТАНА ПРИ ЗАКАЛКЕ И ПОСЛЕДУЮЩЕМ НАГРЕВЕ
3.1 Влияние температуры нагрева под закалку на формирование фазового состава и структуры сплава на основе орторомбического алюминида титана
3.2 Влияние наводорожившощего отжига на фазовый состав, структуру и свойства сплава на основе орторомбического алюминида титана
3.3 Влияние водорода на формирование фазового состава и структуры сплава при закалке
3.4 Влияние водорода на протекание превращений при непрерывном нагреве закаленных сплавов
3.5 Выводы по главе
4. ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА И ПАРАМЕТРОВ СТАРЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЗАКАЛЕННОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО АЛЮМИНИДА ТИТАНА Ті2А1ИЬ
4.1 Влияние параметров старения на эволюцию структуры и изменение фазового состава закаленного сплава на основе орторомбического алюминида титана ТІ2АИЧЬ

4.2 Влияние водорода на структуру и свойства закаленного сплава на основе Т12А1МЬ при старении
4.3 Влияние водорода на физико-механические характеристики сплава при старении
4.4 Выводы по главе
5. ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ СПЛАВА НА ОСНОВЕ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО АЛЮМИНИДА ТИТАНА
5.1 Влияние водорода на деформируемость осадкой сплава на основе орторомбического алюминида титана ТЬАНЧЬ
5.2 Влияние водорода на структуру и свойства водородсодержащего сплава на основе Т^АГЛЬ при деформации
5.3 Выводы по главе
6. СТРУКТУРНЫЕ И ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ РАЗВОДОРОЖИВАНИИ СПЛАВА НА ОСНОВЕ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО АЛЮМИНИДА ТИТАНА
6.1 Разводороживание при непрерывном нагреве и изотермической выдержке сплава на основе интерметаллида ТігАІІЧЬ
6.2 Исследование кинетики выхода водорода из деформированного сплава на основе Ті2А1МЬ при принудительном разводороживании
6.3 Структура и свойства деформированного водородсодержащего интерметаллидного сплава на основе ТЬАГЫЬ после принудительного разводороживания..
6.4 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Титановые сплавы на основе орторомбического апюминида титана TijAlNb (О-фазы) находят широкое применение в авиакосмической технике благодаря высокой удельной прочности, жаропрочности и жаростойкости. С помощью различных видов упрочняющей термической обработки путем управления механизмом и кинетикой фазовых превращений и структурообразования в этих сплавах можно получить высокий уровень механических и специальных свойств. Несмотря на большой объем исследований, посвященных рассмотрению фазовых превращений в сплавах на основе О-фазы, малоизученным остается ряд вопросов, касающихся температурных интервалов и стадийности превращений, реализующихся в зависимости от режимов термической обработки. Особый интерес представляет протекание аг—»O-превращения при старении сплавов на основе О-фазы, поскольку до сих пор нет единого мнения относительно механизма его реализации: протекает ли оно с образованием промежуточных фаз или без него, и что является движущей силой процесса.
Получение деформированных полуфабрикатов из сплавов на основе орторомбического алюминида титана затруднено, поскольку они обладают малой пластичностью даже при сравнительно высоких температурах. Для повышения технологической пластичности перспективной является термоводородная обработка (ТВО), в ходе которой в качестве временного легирующего элемента в сплав вводят ß-стабилизатор водород, который выводится на заключительных этапах термической обработки. К настоящему времени под руководством академика A.A. Ильина разработаны научные основы ТВО и показана её высокая эффективность в управлении структурой и повышении механических, эксплуатационных и технологических свойств литых и деформированных титановых сплавов разных классов.
Однако исследований по влиянию водорода на температурные интервалы существования фаз, их стабильность при старении, а также на физико-механические свойства и характеристики деформируемости сплавов на основе интерметаллида Ti2AlNb практически не проводилось. Остаются так же малоизученными процессы, протекающие при разводороживании сплавов, и их влияние на формирование конечной структуры и комплекса свойств.
Комплексное исследование вышеперечисленных проблем позволит разработать новые режимы термоводородной обработки сплавов на основе О-фазы для повышения их технологической пластичности и усовершенствовать существующие режимы

гидравлической испытательной машине йтьНоп ЗООЬХ при этой температуре со скоростью 10'3 сек'1, затем образцы извлекались из печи и охлаждались на воздухе1. Разводороживающий отжиг деформированных образцов проводили методом горячей экстракции, а также в вакууме (давление 2,67x10"3 Па).
Схема термоводородной обработки приведена на рисунке 2.2.
отжиг
Рисунок 2.2. Схема термоводородной обработки сплавов
2.3 Методика исследования
Определение концентрации водорода в образцах производили методами плавления и горячей экстракции2 с помощью газоанализатора G8 GALILEO ON/H, Bruker, в качестве газа-носителя использовался инертный газ аргон высокой чистоты (99,999%).
Метод плавления использовался для оценки полного содержания водорода в материале, включая сильносвязанный металлургический водород. В процессе анализа твердый образец плавился в графитовом тигле в потоке газа-носителя. При этом экстрагированная из образца газовая смесь вместе с газом-носителем проходила очистку посредством системы фильтров, а затем поступала в термокондуктометрическую ячейку, где производился сравнительный анализ теплопроводностей чистого газа-носителя и его смеси с выделившимся из образца газом.
1 Данный вид испытаний проводился в лаборатории «Объемные наноструктурные материалы» Белгородского национального исследовательского университета, г. Белгород
2 Данные виды испытаний проводились в лаборатории «Физика прочности и интеллектуальные диагностические системы» Тольяттинского государственного университета, г. Тольятти