Preview

Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИСТОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ТИТАНА, ЛЕГИРОВАННОГО РЗМ

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-1-22-29

Полный текст:

Аннотация

Продолжены исследования, посвященные изучению влияния микролегирования редкоземельным металлом гадолинием на формирование структуры и свойства титанового сплава при термическом воздействии. Как установлено ранее, введение в опытный жаропрочный сплав гадолиния способствует преобразованию структуры в литом состоянии, приводит к уменьшению размера структурных составляющих, а также воздействует на скорости роста и зарождения частиц. Выявлено, что дополнительное легирование гадолинием не оказывает существенного влияния на формирование микроструктуры горячекатаных листов из жаропрочного опытного сплава после отжига при температуре 950 °С. Структура представлена равноосными частицами первичной α-фазы, вторичной α-фазы пластинчатой морфологии и небольшим количеством β-фазы. Определено, что в процессе изотермической выдержки (t = 700 °С, τ = 100 ч) в частицах первичной α-фазы протекают процессы упорядочения и отмечается выделение частиц α2-фазы, а на межфазной α/β-границе – образование химических соединений в виде силицидов. Показано, что формирование α2-фазы происходит в теле частиц первичной α-фазы, а приграничные ее области свободны от выделений, что обусловлено их обеднением алюминием вследствие протекания β→α-превращения. Установлено, что с увеличением в сплаве содержания гадолиния размеры выделяющихся частиц силицида уменьшаются. Если в сплаве с 0 % Gd средний размер частиц составляет 0,2–0,3 мкм, то в сплаве с 0,2 % Gd он снижается до 0,05–0,1 мкм. Показано, что введение в жаропрочный титановый сплав 0,2 % Gd приводит к уменьшению глубины «альфированного» слоя, повышению на 30 % циклической долговечности и кратковременной прочности при температуре 700 °С.

Об авторах

С. В. Скворцова
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ (НИУ))
Россия

докт. техн. наук, профессор кафедры «Материаловедение и технология обработки материалов»

(125993, г. Москва, Волоколамское ш., 4)



И. А. Грушин
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ (НИУ))
Россия

ст. преподаватель, инженер кафедры «Материаловедение и технология обработки материалов»

(125993, г. Москва, Волоколамское ш., 4)



К. А. Сперанский
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ (НИУ))
Россия

инженер кафедры «Материаловедение и технология обработки материалов»

(125993, г. Москва, Волоколамское ш., 4)



Е. В. Кавченко
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» (МАИ (НИУ))
Россия

аспирант кафедры «Материаловедение и технология обработки материалов»

(125993, г. Москва, Волоколамское ш., 4) 


Список литературы

1. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980.

2. Siemers C., Brunke F., Laukart J., Hussain M.S., Rösler J., Saksl K., Zahra B. Rare earth metals in titanium alloys — a systematic study // Rare Earths. 2012. Vol. 1. P. 281—292.

3. Holm M., Ebel T., Dahms M. Investigations on Ti—6Al—4V with gadolinium addition fabricated by metal injection moulding // Mater. Design. 2013. Vol. 51. P. 943—948.

4. Hadi M., Meratian M., Shafyei A. The effect of lanthanum on the microstructure and high temperature mechanical properties of a beta-solidifying TiAl alloy // J. Alloys Compd. 2015. Vol. 618. P. 27—32.

5. Улякова Н.М. Влияние редкоземельных металлов на механические свойства и структуру жаропрочного титанового α-сплава // Металловедение и терм. обраб. металлов. 1994. No. 3. C. 3—9.

6. Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения. В 2 ч. Ч. 1 / Пер. с англ. М.: Мир, 1988.

7. Бабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский А.М. и др. Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.

8. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: Справочник. М.: ВИЛС—МАТИ, 2009.

9. Савицкий Е.М. Редкоземельные металлы и перспективы их использования в промышленности // Вестн. АН СССР. 1960. No. 6. С. 81—89.

10. Скворцова С.В., Грушин И.А.., Сперанский К.А., Демамков А.А., Мамонова Н.А. Влияние дополнительного легирования гадолинием на структуру и свойства опытного жаропрочного титанового сплава в литом и деформированном состояниях // Tитан. 2017. No. 1. С. 4—9.

11. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Вершков А.В. Редкие металлы и редкоземельные элементы — материалы современных и будущих высоких технологий // Тр. ВИАМ. 2013. No. 2. С. 3—10.

12. Ночовная Н.А., Хорев А.И., Яковлев А.Л. Перспективы легирования титановых сплавов РЗЭ // Металловедение и терм. обраб. металлов. 2013. No. 8 (698). С. 18—23.

13. Song Lu, Qing-Miao Hu, Rui Yang, Börje Johansson, Levente Vitos. Rare earth elements in α-Ti: A first-principles investigation // Comput. Mater. Sci. 2009. Vol. 46. Iss. 4. P. 1187—1191.

14. Brunke F., Waalkes L., Siemers C. Deformability of the rare-earth metal modified metastabile-betta alloy Ti—15Mo // Int. J. Chem., Mol., Nucl., Mater. Metall. Eng. 2014. Vol. 8. No. 11. P. 1205—1209.

15. Tedenac J.-C., Ivanov M.I., Bulanova M.V., Berezutski V.V. Thermochemistry of binary liquid Gd—Ti and Tb—Ti alloys // J. Alloys Compd. 2005. Vol. 396. Iss. 1—2. P. L1—L3.

16. Xia K., Li W., Liu C. Effects of addition of rare earth element Gd on the lamellar grain sizes of a binary Ti—44Al alloy // Scr. Mater. 1999. Vol. 41. Iss. 1. P. 67—73.

17. Nie J.F., Majumdar A., Muddle B.C. Development of high temperature dispersion strengthening in rapidly quenched Al—Ti—X alloys // Mater. Sci. Eng. A. 1994. Vol. 179—180. Pt. 1. P. 619—624.

18. Ночовная Н.А., Яковлев А.Л., Алексеев Е.Б. Влияние гадолиния на жаропрочность сплава ВТ38 // Технол. легких сплавов. 2012. No. 1. С. 39—46.

19. Ulyakova N.M. Влияние редкоземельных металлов на механические свойства и структуру жаропрочного титанового α-сплава // Металловедение и терм. обраб. металлов. 1994. No. 3. С. 30—31.

20. Хорев А.И. Фундаментальные исследования легирования титановых сплавов редкоземельными элементами // Вестн. машиностроения. 2011. No. 11. С. 53—62.

21. Yong Liu, Lifang Chen, Weifeng Wei, Huiping Tang, Bin Liu, Baiyun Huang. Improvement of ductility of powder metallurgy titanium alloys by addition of rare earth elements // J. Mater. Sci. Technol. 2006. Vol. 22. No. 4. P. 465—469.

22. Hui-qun Liu, Dan-qing Yi, Wei-qi Wang, Li-ping Wang, Cai-hao Lian. Influence of Sc on high temperature strengthening behavior of Ti—6Al—4V alloy // Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2007. Vol. 17. P. 1212—1219.

23. Liu H.Q., Yi D.Q., Zheng F. The influence of Sc and α/β transformation of Ti // Mater. Sci. Eng. 2008. Vol. A487. P. 58—63.

24. Скворцова С.В., Грушин И.А., Мамонтова Н.А., Сперанский К.А., Слезов С.С. Фазовые и структурные превращения в сплавах системы Ti—6Al—Sc // Титан. 2016. No. 2 (52). C. 12—18.

25. Определение величины газонасыщенного (альфированного) слоя на полуфабрикатах и изделиях из титановых сплавов: Произв. инструкция ПИ 1. 2.665-2003. М.: ВИАМ, 2003.

26. Термическая обработка полуфабрикатов и деталей из титановых сплавов: Произв. инструкция ПИ 1.2.587-02. М.: ВИАМ, 2002.


Для цитирования:


Скворцова С.В., Грушин И.А., Сперанский К.А., Кавченко Е.В. ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ЛИСТОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ТИТАНА, ЛЕГИРОВАННОГО РЗМ. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2018;(1):22-29. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-1-22-29

For citation:


Skvortsova S.V., Grushin I.A., Speranskiy K.A., Kavchenko E.V. Effect of heat treatment on structure and properties of sheet semi-finished product made of heat-resistant alloy based on titanium and doped with rare-earth metal. Izvestiya Vuzov Tsvetnaya Metallurgiya (Proceedings of Higher Schools Nonferrous Metallurgy. 2018;(1):22-29. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2018-1-22-29

Просмотров: 266


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)