Синтезированы 4 сплава четырехкомпонентной системы Co–Ti–Ta–Re в области существования ГЦК-кобальтового твердого раствора. Сплавы подвергали двухстадийной термической обработке: гомогенизация при T = 1375 К в течение 100 ч и последующее за ней старение при T = 1200 К продолжительностью 24 ч. После каждой из стадий термообработки сплавы изучали методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), электронно-зондового микроанализа (ЭЗМА), рентгенофазового анализа (РФА), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) и дифракции электронов. Исследование всех образцов показало, что после гомогенизирующего отжига при T = 1375 К и быстрой закалки образцов в воде, сопровождавшейся разрушением кварцевой ампулы (средняя скорость охлаждения ~10000 К/мин), зоны Гинье–Престона в их составе отсутствовали, – это связано с тем, что при выбранных составах ГЦК-кобальт является ненасыщенным по отношению и к танталу, и к титану. Обнаруженные наноразмерные частицы фазы γ′-Co₃(Ti,Ta) имеют увеличенные параметры элементарной ячейки. Это может свидетельствовать о высоком содержании в них рения, что поднимает вопросы о роли рения в формировании этих частиц. Также было установлено, что для некоторых составов характерно образование зародышей фаз Лавеса уже на начальных этапах распада ГЦК-кобальтового твердого раствора. Было обнаружено, что еще одним фактором, влияющим на выбор оптимального состава сплава, предназначенного для дисперсионного твердения, является наличие концентрационных областей, для которых характерен эвтектоидный распад при температурах старения. Таким образом, можно сделать вывод, что перспективной для разработки новых жаропрочных кобальтовых сплавов на основе четырехкомпонентной системы Co–Ti–Ta–Re является двухфазная область (γ_Co + γ′-Co₃(Ti,Ta)), тогда как при работе в области с меньшим содержанием титана слишком малое содержание дисперсных частиц, риск образования фаз Лавеса и эвтектоидные участки препятствуют достижению заданных свойств.

Большинство способов интенсивной пластической деформации (ИПД) не имеют перспективы широкого промышленного применения в отличие от такого процесса, как асимметричная прокатка, которая при определенных условиях может сопровождаться эффектом ИПД. Она предназначена для получения длинномерных изделий необходимой формы с требуемым качеством поверхности. Более того, асимметричная прокатка зарекомендовала себя как способ повышения технологической пластичности, благодаря которому снижается количество дефектов алюминиевого металлопроката. Для подтверждения вышеописанного эффекта проводились исследования асимметричной деформации алюминиевых сплавов Д16, АМг6 и АД33. Симметричная и асимметричная прокатки осуществлялись на уникальной научной установке – лабораторно-промышленном стане асимметричной прокатки 400 лаборатории механики градиентных наноматериалов им. А.П. Жиляева МГТУ им. Г.И. Носова. В работе показано, что для всех рассматриваемых сплавов характерно повышение комплекса механических и технологических свойств при изменении коэффициента асимметрии от 1 до 5. Также при полученном уровне технологической пластичности во время асимметричной прокатки возможно рекомендовать корректировки стандартного способа обработки рассматриваемых сплавов путем сокращения технологических циклов «прокатка–отжиг». Кроме того, это приведет к снижению расходных коэффициентов и, следовательно, к увеличению производительности. Одновременное повышение механических свойств (как прочностных, так и пластических) наблюдалось при переходе от симметричного режима к асимметричному. Также возможно управлять уровнем свойств, повышая или снижая установленное значение отношения скоростей рабочих валков. На примере сплава Д16 показано, что при V₁/V₂ = 4 прочность увеличивается на 13 %, при V₁/V₂ = 5 – на 11 % по сравнению с полученной при стандартном режиме. Удлинение возрастает значительно: в 2 раза по сравнению с исходным состоянием, в 34 раза – при V₁/V₂ = 4, в 41 раз – при V₁/V₂ = 5 по сравнению с полученными значениями по стандартной схеме.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью совершенствования методики расчета деформационных параметров для станов холодной пильгерной прокатки труб, определения наиболее точных методик расчета, повышения точности геометрических характеристик труб, оптимизации энергопотребления и увеличения ресурса деформационного инструмента рассматриваемых станов. Целью работы являются определение функции распределения деформационных параметров в зоне калибровки и сравнительный анализ методов расчета дробности деформации. Методика исследования заключалась в анализе 6 промышленных калибровок стана ХПТ-32, на инструменте которого были прокатаны промышленные партии труб. Выбраны 2 калибровки с применением оправки с криволинейной образующей профиля рабочей зоны и 4 калибровки с использованием конусных оправок. Получены следующие результаты: функция деформации в зоне калибровки затухает на участке, соответствующем линейному смещению трубы за проход. Замечено, что величина деформации на значительной части участка затухания величины деформации существенно меньше допуска на диаметр. Это актуально для оптимизации длины зоны калибровки. Анализ точности определения величины дробности деформации показал, что метод с применением формулы П.К. Тетерина позволяет определять величину дробности деформации с большей точностью, чем общепринятая, наиболее распространенная и описанная в литературе формула. Разница тем больше, чем больше кривая развертки калибра и рабочей зоны оправки отличается от конусной, и может достигать 25–30 %. Установлено, что формула П.К. Тетерина для расчета дробности деформации учитывает влияние на дробность деформации изменения объема металла в конусе деформации, что позволяет определять эту величину с повышенной точностью. Полученные данные позволяют повысить точность расчетов деформационных параметров, что имеет значение для оптимизации технологических процессов холодной прокатки труб.

Проведены сравнительные исследования технологической пластичности при горячей прокатке и свойств листового проката, полученного методом симметричной и асимметричной прокатки деформируемых термически неупрочняемых алюминиевых сплавов 1545К и 1580 системы Al–Mg–Sc. В качестве объектов исследований выбраны слитки из этих сплавов сечением 210 × 100 мм, полученные на лабораторной установке. Симметричную прокатку выполняли до толщины 16 мм, далее заготовку разрезали на части и проводили симметричную и асимметричную прокатку с коэффициентом рассогласования скоростей рабочих валков 1,5. Оба вида прокатки были осуществлены в лаборатории «Механика градиентных наноматериалов» им. А.П. Жиляева МГТУ им. Г.И. Носова на промышленно-лабораторном прокатном стане 400. Одной из ключевых особенностей этого стана является наличие индивидуального привода рабочих валков, что позволяет задавать им различную скорость вращения – максимально возможное отношение скоростей рабочих валков V₁/V₂ = 10/1. После горячей прокатки получали листовые катаные полуфабрикаты толщиной 6 мм, на которых проводилось исследование микроструктуры. Металлографический анализ показал положительное влияние асимметричной горячей прокатки на уменьшение размера зерна для каждого из сплавов. С помощью последующей холодной симметричной прокатки изготавливали тонколистовые полуфабрикаты толщиной 2 мм. При холодной прокатке оценивалось усилие прокатки при первом проходе, что также подтвердило положительное влияние скоростного рассогласования валков. Изучение механических характеристик проводилось на тонколистовых полуфабрикатах в деформированном состоянии и после отжига при температуре 330 °С с выдержкой 2 ч. Полученные механические свойства свидетельствуют, что применение горячей асимметричной прокатки приводит к повышению механических характеристик сплавов 1580 и 1545К. Использование скоростной асимметрии позволяет снизить количество проходов в чистой клети для этих сплавов, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на качестве кромок, так как не приводит к предварительному их захолаживанию в процессе прокатки.

Статья посвящена вопросу повышения механических свойств сплавов системы Al–Si, в частности сложнолегированного силумина АЛ25, методами горячей деформации. Целью исследования являлась оценка влияния температуры и скорости горячей деформации сплава АЛ25 на размер зерен матрицы твердого раствора на основе алюминия, частиц кремния и интерметаллидов, а также на величину дефектов в виде микротрещин и микропор. Заготовки из сплава АЛ25 (состав, %: 12,0 Si, 3,0 Cu, 1,0 Mg, 1,2 Ni, 0,7 Mn, 0,7 Fe, остальное Al) получали литьем в кокиль. Микроструктурный анализ проводили на металлографическом микроскопе «Neophot-2» и растровом микроскопе «Tescan Mira 3 LHM». Деформирование заготовок осуществляли осадкой на плоских бойках в изотермическом штампе на гидравлическом прессе и растяжением при температурах t = 350÷500 °С в интервале скоростей деформации ε· = 10^–4÷10¹ с^–1 на универсальной электромеханической испытательной машине «Instron». Для оценки влияния деформации на структуру и свойства сплавов исходные заготовки деформировали при t = 400÷500 °С и ε· = 10^–4 и 10^–2 с^–1. Термообработку проводили по режиму: закалка с температуры 515 °С, старение при t = 210 °С в течение 10 ч. Показано, что после всех режимов деформирования, последующей закалки и старения структура твердого раствора сплавов была мелкозернистая со средним размером зерен 7–15 мкм, рекристаллизованная. Рекристаллизация протекала при нагреве под закалку, если деформацию проводили при t = 350÷480 °С, а также до нагрева, как это наблюдалось в результате деформации при t = 500 °С. Зеренная структура твердого раствора была неоднородна по объему, что связано с неравномерностью распределения частиц кремния и интерметаллидов. Наименьший размер зерен наблюдался в эвтектических колониях, где сплав имел структуру типа «микродуплекс». Установлено, что в сплавах АЛ25 горячее деформирование осадкой приводило к дроблению частиц кремния и интерметаллидов. Процесс дробления сопровождался появлением в частицах трещин, которые росли в ширину, разделяя вновь образованные частицы. Трещины в эвтектических кристаллах кремния и интерметаллидах возникали при всех температурах деформации. В первичных кристаллах трещины имели место только при больших скоростях деформации – 10¹ с^–1. Дробление частиц кремния и интерметаллидов определялось, в основном, степенью деформации. Образование дефектов в виде микротрещин и микропор зависело также от температуры и степени деформации. С увеличением последней возрастали суммарная площадь, занимаемая дефектами, их средняя площадь и общее количество. Установлена корреляция между структурой сплавов и их механическими свойствами. Определены оптимальные температурно-скоростные режимы деформации, обеспечивающие залечивание микротрещин и получение более высоких свойств длительной прочности.

Методами самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, измельчения пористых спеков, воздушной классификации целевой фракции, горячего изостатического прессования порошка-прекурсора и вакуумной термической обработки получены экспериментальные образцы дисперсионно-твердеющего никелевого сплава base+10Fe–0,3Hf–0,3Zr– 0,25Ta, сочетающего высокие значения показателей пластичности и прочности при температурах 20 и 800 °C (σ_в = 1592 МПа, ε = 6,5 % при t = 20 °C; σ_в = 623 МПа, ε = 32 % при t = 800 °C) за счет упрочнения матричной фазы когерентными высокодисперсными выделениями α-(Fe, Cr) фазы и наночастицами интерметаллидной топологически плотноупакованной σ-фазы. Методом in situ исследования с использованием просвечивающей электронной микроскопии твердорастворных превращений при нагреве ламели непосредственно в колонне микроскопа установлена оптимальная температура вакуумной термической обработки – t = 900 °C, при которой из первичных частиц α-(Fe, Cr) образуются высокодисперсные вторичные выделения (Fe, Cr) размером 10–80 нм и интерметаллидные частицы σ-фазы размером 100–250 нм. Легирование цирконием и железом сохраняет высокий уровень стойкости к высокотемпературному окислению при t = 1000 °C за счет формирования плотного защитного слоя Al₂O₃ с включениями комплексного оксида (Hf, Zr)O₂. Окисление протекает по логарифмическому закону и практически полностью останавливается после 25 ч термоциклирования. Диффузия кислорода от поверхности образца в глубину металла проходит по границам зерен через конгломераты оксидов (Hf, Zr)O₂. Уровень жаростойкости сплавов, несмотря на относительно высокую долю железа, составляет 12,24 г/м² для base+5Fe–0,3Hf–0,3Zr–0,25Ta и 14,23 г/м² для base+10Fe–0,3Hf–0,3Zr-0,25Ta.

Исследование посвящено изучению микроструктуры и механических свойств тугоплавкого композиционно-сложного сплава Ti₂NbZr, впервые полученного методом прямого лазерного выращивания (ПЛВ) из порошка заданного химического состава. Определены оптимальные параметры процесса ПЛВ, в частности мощность лазера (1600 Вт), обеспечившая минимальную пористость (0,031 %). Анализ выявил формирование однофазной ОЦК-структуры, гетерогенной по строению: крупные столбчатые зерна чередуются с прослойками мелких равноосных. Средний размер зерна уменьшался с увеличением высоты образца. Результаты механических испытаний свидетельствуют о сочетании высоких прочности и пластичности сплава: предел текучести ~810 МПа, временное сопротивление ~815 МПа, относительное удлинение после разрыва – 16 %. Теоретическая оценка вклада механизмов упрочнения показала хорошее согласие с экспериментом. Установлено, что основной вклад в прочность материала вносит твердорастворное упрочнение. Результаты исследования подтверждают перспективность использования ПЛВ для изготовления высококачественных изделий из сплава Ti₂NbZr с механическими свойствами, превышающими аналоги, полученные традиционными и аддитивными технологиями.