Структурно-фазовые превращения в α + β- титановых сплавах ВТ-6 и ВТ-8 под действием мощного ионного пучка

• Автор: Панова, Татьяна Кимзеевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 159 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. СТРУКТУРНЫЕ И ФАЗОВЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЕТАЛЛАХ ПОД
ДЕЙСТВИЕМ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ
1Л. Теплофизические процессы при обработке материалов КПЭ
1.2. Структурные эффекты и упрочнение в металлах и сплавах
1.3. Механизмы и кинетика фазового превращения в титане и его сплавах при быстром нагреве. Влияние структурно-фазового состояния на механические свойства
1.4. Выводы по обзору литературы. Постановка задачи
ГЛАВА II. ТЕХНИКА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Сильноточный ускоритель ионов
2.2. Методы исследования структурно-фазовых превращений при воздействии МИП
2.3. Механические испытания (а+Р)-титановых сплавов
2.4. Исследуемые материалы и их подготовка
ГЛАВА III. СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В (а+р)-ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ ВТ-6 И ВТ-8 ПОД ДЕЙСТВИЕМ МИП
3.1.Моделирование термомеханических процессов в (а+р)-титановых сплавах при воздействии мощных ионных пучков
3.2. Изменение структуры сплавов ВТ-6 и ВТ-8 при облучении МИП
3.3. Фазовый состав закаленных МИП сплавов ВТ-6 и ВТ
3.4. Напряженно-деформированное состояние титановых сплавов
3.5. Особенности микроструктуры метастабильных а', а"и р-фаз
3.6. Микротвердость титановых сплавов, облученных МИП
3.7. Распад метастабильных фаз при старении
ГЛАВА IV. КРАТЕРООБРАЗОВАНИЕ НА ПОВЕРХНОСТИ СПЛАВОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ МИП
4.1. Влияние режимов облучения на плотность и размеры кратеров
4.2. Причины образования кратеров на поверхности титановых сплавов при облучении МИП
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
За последние десятилетия сплавы на основе титана стали одним из важных конструкционных материалов. Высокая коррозионная стойкость и удельная прочность в широком интервале температур определила их широкое применение в разных отраслях промышленности (аэрокосмической, судостроительной, химической, нефтегазовой, медицинской и пищевой). В то же время поверхностные свойства титановых сплавов (в частности, трибологические) не всегда удовлетворяют новым требованиям, предъявляемым промышленностью. Это стимулировало интенсивные исследования, направленные на поиск новых способов повышения поверхностной прочности титановых сплавов и создание новых технологических процессов их обработки. Перспективным направлением в упрочнении титановых сплавов является использование высоких скоростей нагрева и охлаждения, реализуемых при обработке концентрированными потоками энергии (КПЭ) с плотностью мощности 106-109 Вт/см2 (электронная, ионная, лазерная, электроэрозионная обработка, импульсная плазма) /1-5/. Использование КПЭ приводит к формированию структурных состояний (сверхмелкозернистая и высокодисперсная структуры, мелкоигольчатый мартенсит и др.), которые проблематично получить при использовании традиционных способов термической обработки. При этом из перечисленных методов обработки наибольшими возможностями обладает мощный ионный пучок (МИП) наносекундной длительности.
Использование МИП для модификации титановых сплавов, имеющих многофазную поликристаллическую структуру, сдерживается множеством не решенных на сегодняшний проблем. Прежде всего к ним относится недостаточная изученность процессов взаимодействия МИП с материалами и сложность получения экспериментальных данных о параметрах материала в процессе такого воздействия. Кроме того, ряд особенностей

напряженные зоны титановых конструкций, что может приводить к локальному выделению хрупкой гидридной фазы. Промышленные титановые сплавы со структурой сх+р, легированные одним или несколькими Р-стабилизаторами, принято классифицировать по степени- приближения состава сплава к сплавам критического состава /93/, используя условный коэффициент р-стабилизации сплава Кр Стаб. Этот коэффициент показывает отношение содержания Р-стабилизатора в сплаве к его содержанию в сплаве критического состава Кр стаб=с/скр.. Для сплавов докритического состава этот коэффициент будет меньше единицы, для сплавов закритического состава - больше единицы, а для сплавов критического состава равен единице. В сплавах, содержащих р-стабилизаторы в количестве менее критического, при закалке из Р-области происходит мартенситное превращение с образованием разнообразных нестабильных и пересыщенных фаз (а', а", со). В сплавах с содержанием р-стабилизаторов больше критического значения в результате закалки из Р-области при комнатной температуре фиксируется р-фаза - “титановый аустенит”. В сплавах с а- стабилизирующими элементами, а также Р-стабилизаторами при относительно небольшой концентрации легирующих элементов при закалке происходит мартенситное превращение р-ж'. Для элементов с небольшой растворимостью в а-титане эта фаза может быть значительно пересыщена легирующими элементами, а'-Фаза имеет гексагональную кристаллическую структуру такую же, как и а-титан, только несколько искаженную. Параметры кристаллической решетки мартенситной ос'-фазы близки к параметрам кристаллической решетки а-фазы. Рентгенографически а'-фаза характеризуется размытием характерных для гексагонального титана интерференционных линий, расположенных под большими углами отражения 9, что связано с возникновением внутренних напряжений в кристаллической решетке. а'-Фаза имеет типичную игольчатую микроструктуру, но для чистых по примесям сплавов с алюминием, оловом, азотом, кислородом при малом содержании легирующего элемента она имеет вид “зубчатых” зерен. С увеличением