Исследование неоднородности структуры заготовки титанового сплава ВТ41 после термомеханической обработки

Исследована неоднородность структурного состояния псевдо-α-сплава титана ВТ41 после горячей осадки. Проведен анализ распределения деформации при осадке и особенности формирования каждой из структурных составляющих образца. Глобулярные зерна деформировались по механизму межзеренного проскальзывания. Наибольший вклад в пластическую деформацию внесли β-зерна и α-пластинки. Пластинчатые зерна α-фазы в зоне локализации деформации претерпели рекристаллизацию. Размер зоны, в которой произошла рекристаллизация, совпадает с зоной локализации деформации, оцененной по макроструктуре. При закалке заготовки β-фаза в центре образца распадается на α-пластинки, а в приповерхностных областях – на более мелкие зерна, представляющие, вероятно, игольчатый мартенсит α-титана. Снижение микротвердости в центральных областях может быть обусловлено как прохождением рекристалллизации, так и тем, что поверхностные слои подверглись закалке на мартенсит.

1. Полуфабрикаты из титановых сплавов / В. К. Александров, Н. Ф. Аношкин, Г. А. Бочвар и др. – М.: Металлургия, 1979. – 512 с.

2. Солонина О. П., Глазунов С.Г. Жаропрочные титановые сплавы. – М.: Металлургия, 1976. – 448 с.

3. Аношкин Н. Ф., Брун М. Я., Шаханова Г. В. Требования к бимодальной структуре с оптимальным комплексом механических свойств и режимы ее получения // Титан. – 1998. – № 1 (10). – С. 35–41.

4. Кашапов О. С., Павлова Т. В., Калашников В. С., Заводов А. В. Влияние условий охлаждения крупных промышленных поковок из жаропрочного титанового сплава ВТ41 на фазовый состав и механические свойства // Цветные металлы. – 2018. – № 2. – С. 76–82. DOI: 10.17580/tsm.2018.02.10.

5. Moiseyev V. N. Advances in metallic alloys // Titanium alloys. Russian Aircraft and Aerospace applications / A series edited by J. N. Fridlander, D. G. Eskin. V. 5. – Taylor & Francis Group, 2006. – 214 p

6. Suwas S., Singh A.K. Textural changes during β→α and α→β→α transformations in a Near-α-Titanium Alloy // Metallurgical and materials transactions. – 2004. – V. 35A. – P. 925–938. DOI: 10.1007/ s11661-004-0017-8.

7. Structure and mechanical properties of Ti–6Al–4V alloy after zirconium addition / R. Jing, S. X. Liang, C. Y. Liu e. a. // Materials Science and Engineering: A. – 2012. – V. 552. – P. 295–300. DOI: 10.1016/j.msea.2012.05.043.

8. Fu B., Wang H, Zou C., Wei Z. The influence of Zr content on microstructure and precipitation of silicide in as-cast near α titanium alloys // Materials Characterization. – 2015. – V. 99. – P. 17–24. DOI: 10.1016/j.matchar.2014.09.015.

9. Ah med T., Rack H. J. Phase transformations during cooling in (α+β) titanium alloys // Materials Science and Engineering A. 1998. Vol. 243 P. 206–211. DOI: 10.1016/j.matchar.2016.05.020.

10. Zhang X. D., Evans D. J., Baeslack W. A., Fraser H.L. Effect of long term aging on the microstructural stability and mechanical properties of Ti-6Al-2Cr-2Mo-2Sn-2Zr alloy // Materials Science and Engineering. – 2003. – A344. – P. 300–311.

11. Transformation kinetics and microstructures of Ti17 titanium alloy during continuous cooling / J. Da Costa Teixeira, B. Appolaire, E. Aeby-Gautier et al. // Materials Science and Engineering A. – 2007. – V. 448. – P. 135–145. DOI: 10.1016/j.msea.2006.10.024.

12. Lutjering G., Williams J. C. Titanium. 2nd edition. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2003, 2007. – 449 p.

13. Sauer C., Lutjering G. Influence of layers at grain boundaries on mechanical properties of Tialloys // Materials Science and Engineering. – 2001. – A319–321. – P. 393–397.

14. Es-Souni M. Creep behaviour and creep microstructures of a high-temperature titanium alloy Ti–5.8Al–4.0Sn–3.5Zr–0.7Nb–0.35Si–0.06C // Timetal 834. Part I. Primary and steady-state creep. Materials Characterization. – 2001. – V. 46. – P. 365–379.

15. Davies P., Pederson R., Colema n M., Birosca S. The hierarchy of microstructure parameters affecting the tensile ductility in centrifugally cast and forged Ti-834 alloy during high temperature exposure in air // Acta Materialia. – 2016. – V. 117. – P. 51–67.

16. Кашапов О. С., Павлова Т. В., Калашников В. С., Кондратьева А. Р. Исследование влияния режимов термической обработки на структуру и свойства опытных поковок из сплава ВТ41 с мелкозернистой структурой // Авиационные материалы и технологии. – 2017. – № 3 (48) . – С. 3–9. DOI: 10/18577/2071-9140-2017-0-3-3-7.

17. Russo P. A., Yu K. O. Effect of Ni, Fe, and primary alpha on the creep of alpha-beta processed and annealed Ti–6Al–2Sn–4Zr–2Mo–0.09Si // Titanium-99. Science and technology, 1999. – P. 596–603.

18. Welk B. A. Microstructural and Property Relationships in Titanium Alloy Ti-5553 // Presented in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Master of Science in the Graduate School of The Ohio State University. The Ohio State University, 2010. – 88 p.

19. Zeng W. D., Zhou Y. G. The influence of microstructure on dwell sensitive fatigue in Ti–6.5Al–3.5Mo–1.5Zr–0.3Si alloy // Materials Science and Engineering. – 2000. – N A290. – P. 33–38.

20. Горбовец М. А., Ночовная Н. А. Влияние микроструктуры и фазового состава жаропрочных титановых сплавов на скорость роста трещины усталости// Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн., 2016. №4. Ст.03. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 03.12.2018). DOI:10/18577/2307-6046-2016-0-4-3-3.

21. Захарова Л. В. Влияние химического состава, термической обработки и структуры на стойкость титановых сплавов к растрескиванию от горячесолевой коррозии // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. – 2016. – № 9. Ст.11. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 03.12.2018). DOI: 10/18577/2307-6046-2016-0-9-11-11.

22. Орлов М. Р., Наприенко С. А. Разрушение двухфазных титановых сплавов в морской воде // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. – 2017. – № 1. Ст.10. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 03.12.2018). DOI: 10/18577/2307-6046-2017-0-1-10-10.

23. Kablov E. N., Kovalev I. E., Zhemanyuk P. D., Tkachenko V. V., Voitenko S. A., Pirogov L. A., Banas F. P., Kovalev A. E. Efficiency of surface cold-work hardening of titanium alloys having different phase composition // Fifth international conference on computer methods and experimental measurements for surface treatment effects, Surface Treatment V. Сер. "Surface Treatment V: Computer methods and Experimental Measurements". Seville, 2001. – P. 23–32.

24. Каблов Е. Н., Кашапов О. С., Павлова Т. В., Ночовная Н. А. Разработка опытно-промышленной технологии изготовления полуфабрикатов из псевдо-α-титанового сплава ВТ41 // Титан. – 2016. – № 2 (52). – С. 33–42.

25. Sun Z., Li X., Wu H., Yang H. Morphology evolution and growth mechanism of the secondary Widmanstatten β phase in the TA15 Ti-alloy // Materials Characterization. – 2016. – V. 118. – P. 167–174.

26. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – № S. – С. 7–17.