Особливості формування структури порошкового титану в процесі гарячої деформації Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.762.4

Канд. техн. наук М. I. Носенко Запорiзький нацюнальний технiчний унiверситет, м. Запорiжжя

ОСОБЛИВОСТ1 ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ПОРОШКОВОГО ТИТАНУ В ПРОЦЕС1 ГАРЯЧО1 ДЕФОРМАЦИ

Наведено результати дослгджень особливостей розподглу локальних деформацш, ущ1льнення та характеру формування структури порошкового титану по об 'ему пористог заготовки в процесI гарячог деформацИ (при закритому штампуваннг та з елементами витгкання). Виявлено вплив схеми напружено-здеформованого стану та створення додаткових локальних зон деформацИ на формування заданог здеформованог одноргдног, р1вноущ1льнено1 структури металу по об 'ему заготовки, що забезпечуе отримання широкого класу порошкових титанових матергалгв I виробгв при визначених властивостях деталей разного експлуатацгйного призначення.

Ключовi слова: порошкова заготовка, ущшьнення, формування структури, схема деформацИ, застгйна зона, додаткова локальна зона деформацИ, напружено-здеформований стан, закрите штампування, штампування з елементами витгкання.

Традицшш технологи виготовлення порошкових матерiалiв та виробiв, яю поеднують холодне пресуван-ня заготовок i наступне сткання, дозволяють отриму-вати достатньо рiзноманiтну номенклатуру деталей. Але внаслвдок невисоко! щшьносп, недостатньо здеформо-вано! структури ^ вадповадно, низького рiвня мехашч-них властивостей отримуваних матерiалiв, щ технологи не повною мiрою задовшьняють сучаснi вимоги до деталей рiзного призначення, що значно обмежуе сферу !х застосування. Отримання виробiв iз щiльнiстю, близь-кою до литого здеформованого металу, можливо при застосуваннi додатково! деформаци пористих заготовок, наприклад, у процеа гарячого штампування.

Рiвень щшьносп та характер структури визначають властивосп мiцностi та пластичностi отримуваних ма-терiалiв, що обумовлюються функцiональним призна-ченням, конкретними умовами експлуатаци та праце-здатнiстю деталей. Отримання порошкових матерiалiв iз наперед заданим рiвнем щiльностi та контрольова -ною структурою по об'ему виготовлюваних деталей е одним iз прiоритетних напрямiв розвитку технологи по-рошково! металургп. Тому дослiдження особливостей формування щшьносп та структури по об'ему порош-ково! заготовки в процесi гарячо! деформаци при за-безпеченнi виробництва широкого класу порошкових титанових матерiалiв та виробiв рiзного експлуатацш-ного призначення е важливою науково-практичною проблемою.

Метою роботи е дослщження особливостей ущшь-нення та формування структури по об'ему порошко-во! заготовки в процеа гарячого штампування в закритому штамп та iз елементами випкання при отриманнi широкого класу титанових матерiалiв i виробiв рiзного експлуатацiйного призначення.

Дослiдження процесу ущшьнення та формування

структури при рiзних схемах гарячого штампування проводили на холоднопресованих заготовках iз порошку титану ПТЕС-1, ПТЕК-1. При аналiзi змiни напруже-но-здеформованого стану по об'ему металу в процеа деформаци використовували метод координатних стток, як1 наносили на меридiональний перерiз заготовок. Ком -

поненти тензору деформацш Te для кожно! гетрки сiтки визначали вiдповiдно до методики [1]. Характер розпод^ здеформованого стану та його впливу на ущ -iльнення та формування структури ощнювали за тен-сивнiстю деформацш зсуву

Г (г -гу+( Vг У

3 2

—у2 .

2 ™

Форму, розмiри та об' еми додаткових локальних зон деформаци при рiзних схемах штампування з елементами випкання, кшькосп та мюцерозташування компен-сацiйних щшин визначали анал1зом характеру викрив-лення координатно! сiтки та И аналттичним розрахун-ком зпдно з методикою [2]. Використовували коефщент випкання

к = в

вит '

де В, 5 - вшповадно, характерний розмiр виробу та висота компенсацшно! щiлини залежно вiд схеми штам-пування.

При розмiщеннi компенсацшно! щшини за висотою порожнини матрицi додаткова локальна зона деформаци мае сферичну форму, а И висота описуеться ви-разом

Н о =

5H

© М. I. Носенко, 2016

к

вит

де н - висота заготовки.

При розмiщуваннi компенсащйно! щ1лини за периметром порожнини матрицi додаткова локальна зона деформацп мае форму цилiндру з висотою

H 0 =

вит 2

к в

Де Я - ращус заготовки.

Ц данi задовiльно узгоджуються з лиературними [3, 4].

Для аналiзу процесу формування, змiни та розпод-глу характеру структури в об'емi порошкового металу при рiзних схемах гарячого штампування проводили мiкроструктурнi дослiдження меридюнального пере-рiзу заготовок. Шлiфи виготовляли полiруванням та травлениям вiдповiдно до рекомендацш [5].

У процесi дослщжень виявлено наявнiсть та вплив

рiзних розподiлу локальних деформацiй (е г, е г, ее, у ),

iнгенсивностi деформацш зсуву Г{ та граничних умов при закритому шгампуваннi та з елементами випкання на формування зон рiзноl щiльностi та структури мате-рiалу по об'ему здеформованих заготовок. Враховую-чи симетрш заготовок дiаграми розподiлу компоненпв

Те, Г), вщносно! щшьносп е наведено для одта чверп меридюнального перерiзу заготовки. Для бшьшо! на-очностi дано абсолютнi значення деформацш.

Шсля першо! стадо штампування (вшьна осадка заготовок на piBHi технолопчно! пластичностi) середня ввдносна щ№нють металу становить 9 = 86 - 95 % за-

лежно ввд вихвдно! щiльностi заготовок (90 = 70 - 90 %). Рют ступеня деформацп s 0 призводить до збшьшення компонент тензора деформацiй Ts (локальних дефор-мацiй sz, sr, s9, уrz), iнтенсивностi деформацш зсуву ri та щiльностi металу (рис. 1-4). Значення компонент

sz, sr, s9, а також ri i 9 зменшуеться, а уrz збившуеть-ся ввд центрально! частини заготовки до перифершних-зон. Нерiвномiрнiсть Г, зростае, а нерiвномiрнiсть щшьносп по об'ему заготовки зменшуеться. Так, при осадщ цилшдрично! заготовки

(90 = 80 %, H /D = 1,0 , де H - висота заготовки,

D - дiаметр) зi ступенем деформацп s0 = 10, 30, 50 % на пеPифеPil отримано

Г, . = 0,1; 0,56; 1,09 та 9min = 82,4; 89,0; 93,2 %

i mm 5 ' 5 ' 5 " min ' ' ' ' ' >

а в центральнiй частинi заготовки

Гг max = 0,4; 1,2; 1,99 та 9max = 87,6; 93,0; 96,5%

ввдповвдно. Нерiвномiрнiсть штенсивносп деформацiй зсуву i ущiльнення

( ni = Г, max - Г, min , n9 = 9max - 9min X ^An^W дорь

внюе n, = 0,3; 0,64; 0,9 i n9 = 5,2; 4,0; 3,3 % .

Рис. 1. Д1аграми розподшу деформацш та штенсивносп деформацш зсуву при осадщ цилшдрично! заготовки вщносно!

щшьносп 90 = 80% з1 ступенем деформацп:

Це пояснюеться тим, що на початку осадки зрос-тання ущiльнення та Г^ у ценгральнiй частинi заготовки переважае над перифершними зонами, збшьшения Г] незначне. При подальшш деформацп ущiльнення центрально!, бiльш щшьно! частини заготовки вщбу-ваеться менш штенсивно i при бiльших значеннях та зростаннi г,, шж у периферiйних зонах. У кшцевому пiдсумку при зростаючiй нерiвномiрностi г, не-рiвномiрнiсть ущiльнення зменшуеться. Таким чином, щоб зменшити нерiвномiрнiсть щшьносп пiсля першо! стадi! штампуваиня, !! необхвдио проводити з максимально допустимою деформащею, обумовленою технологичною пластичнютю [6].

Осадка заготовки з выносною щiльнiстю

е0 = 70, 80, 90 % при постшному ступенi дефор-мацi! е0 = 30% призводить до збiльшення компонент Те, г, та е , а також !х нерiвномiрностi

(щ = 0,50; 0,64; 0,76 i пе = 3,8; 4,0; 4,5% ВДШЫ-дно).

Периферiйнi зони заготовки (рис. 5-1), що прилеглi до торцiв, деформуються не суттево, мiстять окремi дрiбнi та крупш пори, мають крупнозернисту рiвновiс-ну структуру металу. Ущшьнения в них вщбуваеться, в основному, за рахунок перемiщення металу в напрям-ку прикладання тиску. Поперечне пластичне спкання металу стримуеться наявнiстю тертя на контактних по-верхнях штампового оснащення. Напружено-здефор-

мований стан наближаеться до всебiчного рiвномiрно-го стискування (рис. 6а), що перешкоджае ущiльненню та формуванню здеформовано! дрiбнозернисто! струк-тури.

Центральна частина заготовки (рис. 5-2) е зоною штенсивно! деформацп та ущшьнения порошкового металу. В результат деформацп i пластичного стiкания металу скорочуеться к1льк1сть та зменшуються розмь ри пор. Крупш пори вшсутш, спостерпаються дрiбнi пори. Структура металу здеформована, дабнозернис-та. Наявнi окремi середш та крупнi зерна. Форма зерна втянута в напрямку стiкання металу. Напружено-зде-формований стан наближаеться до всебiчного нерiвно-мiрного стискування (рис. 66), що сприяе стiканню металу, ущшьненню та утворенню дрiбнозернисто! структури.

Перифер^а зона, що прилягае до ввдтворювально! заготовки (рис. 5-3), за значенням деформацi! займае промгжие положення, метить рiвновiснi зерна без явно означених слiдiв пластично! деформацi!. Спостерпають-ся дабт та крупнi пори. У процеа осадки мають мiсце стискальш осьовi та розтягувальнi коловi напруження. При збiльшеннi ступеия деформацi! розтягувальш напруження зростають, тому щшьшсть металу в цiй зонi мае мшмальне значения.

Друга (заповнення порожнини матрицi) i третя (доп-ресування металу) стадi! шгампуваиия вiдбуваються зi зростаииям компонентiв Те, Г{ та е (рис. 7-9). Характер !х розподiлу аналопчний першiй стадi!. Не-рiвномiрнiсть г, iз збiльшениям щiльностi заготовки (е0 = 70, 80, 90 %) зростае i пiсля друго! та третьо! стадiй

Рис. 2. Д1аграми розподшу деформацш та штеисивиост деформацш зсуву при осадщ ¡з ступеием деформацп е0 = 30 %

цилшдрично! заготовки вщиосио! щiльиосгi:

а, б, в - 70, 80, 90 %;

Г,

а

а

е

z

штампування, в^пов^но, дорiвнюе

щ = 0,66; 0,78; 0,86 та щ = 0,17; 0,32; 1,26 . При цьому нерiвномiрнiсть ущiльнення зменшуеться i становить пе = 3,6; 3,3; 2,9 % . Деяке збшьшення нерiвномiр-носп на третiй стада, порiвняно iз другою, вiдбуваеться внаслiдок змiни граничних умов деформаци та негативного впливу контактного тертя.

Так, при переходi вщ друго! до третьо! стади штампування схема напружено-здеформованого стану максимально наближаеться до всебiчного рiвномiрного стискування (рис. 6а). При цьому для заготовок iз вщнос-

ною щшьтстю е0 = 70 i 80 % нерiвномiрнiсть Г^ зменшуеться, и рiзниця становить Аni = 0,49 та Апг- = 0,46, вщповщно, а для заготовок е 0 = 90 % - збiльшу еться при

Рис. 3. Д1аграми розподшу деформаци зсуву уГ2 при осадщ цилшдрично! заготовки: а) вщносна щшьшсть заготовки 9П = 80 % : стушнь деформаци бп = 10 % (_ ■ ^ к бп = 30 % к бп = 50 % (_ — —к б) стушнь деформаци еп =30%: вщносна щшьнють заготовки

е0 = 70 % (---)■ е0 = 80 % (_)■ е0 = 90 °м--->

Рис. 4. Д1аграми розподшу вщносно! щшьност при осадщ цилшдрично! заготовки:

а) 90 =80%- е0 =10% (---)■ е0 =30% (_); е0 = 50 % (---);

б) е0 = зо % ■ е0 = 70 % (---)■ е0 = 80 % (_)■ е0 = 90 °м---)

рiзницi Длг- = 0,40 . Б№ше значения на третш стади

порiвияно з другою для заготовок ¡з е0 = 90 % обумов-

лено значно бiльшим приростом Г, в центральнiй час-

тинi заготовки (ДГг- = 0,72) порiвняно з перифершни-

ми зонами (ДГг- = 0,32) i пояснюеться тим, що дефор-мацiя та ущшьнення металу при допресовуваннi (вш ец = 97,5% до еш = 98,5%) вiдбуваеться бiльш штенсивно ¡з перепканням центрально!, найбiльше зде-формовано!' та ущшьнено! частини заготовки в пери-ферiйнi прикоигакгнi зони, як1 внаслiдок наявностi тер-тя е застшними. Для менш щшьних заготовок (е0 = 80 i

70 %) прирiст Гi у периферiйних зонах (ДГг- = 0,78 i

0,61 ввдповвдно) переважае порiвняно з центром

(ДГi = 0,32 i 0,12 вщповщно), тому що ущiльнения заготовок (вад е]1 = 95,7 i 93,2% до еш = 98,3 i 98,5% вщповщно), внаслвдок зменшения !х вихвдно! щiльностi вiдповiдно, допустимого ступеня деформацй на рiвнi технолопчно! пластичносп [6], змiни напружено-зде-формованого стану, вшбуваеться ¡з меншими дефор-мащею та стiканиям металу центрально! частини заготовки в застшт приконтактт зони.

У периферiйних приконтактних зонах (рис. 10а-1), прилеглих до торцв заготовки, спостер1гаеп>ся незиачиа де-формаця, крупнозерниста та рiвн°осна структура металу. Ущшьнення в них ввдбуваеться так само, як у вщповщнш зот на першй стадi!. Характерною е наявтсть пор.

Деформацiя центрально! частини заготовки (рис. 10а-2) мае явно особливий характер. Ущiльнения вiдбуваеться за рахунок перемiщения окремих шарiв

I . ¡у

^ '1А ■

г

Рис. 5. Схеми: порошково! заготовки (а); вшьио! осадки (б) - перша стадiя штампування. Мiкросгрукгури порошкового титану ПТЕС-1, ПТЕК-1: 1,3 - зони утруднено! деформацй; 2 - зона штенсивно! деформацй; в, д, ж - тсля деформацй при

Т = 950 °С; г, е, з - тсля деформацй та вщпалу у вакуумi 2 66 • 10-2 Па при Т = 800 °С, витримка 2 години (х100)

2

д

е

3

з

металу в напрямку прикладання навантаження i пластичного стiкання у поперечному напрямку. Структура металу однородна, дабнозерниста, здеформована. На-явнiсть пор не виявлено.

Периферiйнi, прилеглi до торщв та вщтворювально! заготовки, зони (кутовi у меридiональному перерiзi зони заготовки - рис. 10а-4) здеформовaнi бшьшою мiрою, шж приконтaктнi, прилеглi до торщв зони. Це ввдбуваегь-ся внаслщок стiкaння металу iз сильно здеформовано!, на першiй стади процесу, центрально! частини заготовки на приконтактш поверхнi. Структура металу неодно-рщна, нaявнi середт та крупт зерна, як1 дещо вигягнутi в напрямку стшання. Характерна нaявнiсть окремих пор. Ущ1льнення вщбуваеться за рахунок перемiщення шaрiв заготовки у напрямку прикладання навантаження, а також стiкaння металу центрально! частини заготовки до приконтактних поверхонь i стримуеться нaявнiстю контактного тертя мiж заготовкою та шструментом.

Рис. 6. Мехашчна схема деформацй: а - закрите штампування (всеб1чне р1вном1рне стискуван-ня); б - штампування ¡з елементами витжання (всеб1чне нер1вном1рне стискування)

Рис. 7. Д1аграми розподшу 1нтенсивност1 деформацш зсуву тсля друго! (а) та третьо! (б) стадш штампування цилшдрично! заготовки:

е0 = 70%(___)■ е0 =80% (___)■

Рис. 8. Д1аграми розподшу деформацй зсуву тсля друго! (а) та третьо! (б) стадш штампування цилшдрично! заготовки:

е0 = 70 % (___)■ е0 = 80 % (___)■

0 г. =90% (_Ч

е0 =90%(.

)

Рис. 9. Д1аграми розподшу в^носно! щшьност тсля друго! (а) та третьо! (б) стадш штампування цилшдрично! заготовки:

е0 = 70 % (---)■ е0 = 80 % (---)■

е0=90%(-)

Деформащя в зонi, прилеглiй до вщтворювально! заготовки (рис. 10а-3), мае промiжне значения порiвня-но з найбшьш здеформованою центральною частиною та приконтактними кутовими зонами заготовки. Метал здеформований, у структурi наявш дрiбнi та середнi зерна, окремi дрiбнi пори. На ущiльнения негативно впливае контактне тертя та обмеження стiкaиня металу в поперечному напрямт

Третя стaдiя е заключною для процесу закритого штампування порошкових заготовок. Середня вщнос-

на щiльнiсть виробiв становить е = 98 - 98,5 % . На-явнiсть пор виявлено в перифершних приконтактних зонах утруднено! деформацй (рис. 10а-1, 3, 4). Схема напру-

жено-здеформованого стану максимально наближуеть-ся до всебiчного рiвномiрного стискування (рис. 6а), що перешкоджае подальшш деформацй та ущшьненню заготовки, отриманню бiльш здеформовано!, однорщно! дабнозернисто!, р!вноущшьнено! структури металу у ви-робах.

Четверта стaдiя (штампування ¡з елементами вип-кання металу в компенсащйт щ1лини) ввдбуваеться при подальшому зростанш компонентiв Те, Г{, е та змiнi характеру !х розподiлу (рис. 11).

При схемi штампуБання, за яко!' компенсaцiйнa щши-на розтaшовaиa по периметру порожнини мaтрицi (в ку-товiй зот меридiонaльного перерiзу заготовки) спостерь гаеться зростання Г\, у , е у верхнш прикоитaкгнiй зоиi,

прилеглiй до торця заготовки (рис. 12а-2), де створюеться додаткова локальна зона деформацй (рис. 12а-1). Не-рiвномiрнiсть Г\ i е становить щ = 0,4; 0,41; 1,13 та пе = 2,7; 2,6; 2,3 %. Зони утруднено! деформацй (рис. 10а-1,4), як1 виникають при закритому штампу-вaинi, перекриваються частково або повтстю, залежно вiд розмiрiв компенсaцiйно! щшини, додатковою зоною деформaцi!. Подальше ущтнення вiдбуБaеться в про-цесi змши напружено-здеформованого стану i спкан-ня металу в напрямку розмiщення компенсацшно! щ1ли-ни. Нaявнiсть пор не виявлено. Структура здеформова-на, рiвноущiльненa дрiбнозернистa. Характерними е окремi середт зерна. Зерна дещо витягнутi в напрямку спкання металу (рис. 13-1).

р й

¿н!

Ё 3

& ж

з I

Рис. 10. Схема допресовування металу (третя стад1я) при закритому штампуванш (а) та мжроструктури порошкового титану ПТЕС - 1, ПТЕК - 1: 1, 3, 4 - зони утруднено! деформацй; 2 - зона штенсивно! деформацй; б, г, е, з - июля деформацй при Т = 950 °С; в, д, ж, I - тсля деформацй та вщпалу у вакуум! 2,66-10-2Па при Т = 800 °С, витримка 2 години (х 100)

а

1

2

3

4

а) '" ■

Рис. 11. Схеми шгампування цилшдрично! заготовки з елементами вигiкаиия (I, П) та дiаграми розподшу iигеисивиосгi деформацш зсуву (я), деформацш зсуву (б), вщносно! щшьносп (в): 9П = 70 % (_ ■ ^ к 8П = 80 % (_ __ к

е0=9о%(-)

2 13-1

4 з

Рис. 12. Схеми деформацй з елементами вникания металу (четверта сгадiя штампування): а - розташування компенсацшно!

щшини за периметром порожнини магрицi; б - розташування компенсацшно! щiлини за висотою порожнини матрицц в - комбшоване розташування компенсацiйних щiлин; 1, 3, 4 - зони утруднено! деформацй; 2 - зони штенсивно! деформацй; I - додатковi локальш зони деформацй; II - об'еми перекриття додаткових локальних зон деформацй

б

а

в

- г*", .У V

д

Рис. 13. Мiкросгрукгури порошкового титану ПТЕС - 1, ПТЕК - 1: 1 - додаткова локальна зона деформацй(рис. 12а - I); 2 - додаткова локальна зона деформацй (рис. 12б - I ); 3 - об'еми перекриття додаткових локальних зон деформацй (рис. 12в - II); а,в,д - июля деформацй при Т = 950 °С; б,г,е - пiсля деформацй та вщпалу у вакуумi 2,6640-2Па,

при Т = 800 °С, витримка 2 години (х100)

Рис. 14. Мiкрофрактограми зламу здеформованих зразкiв порошкового титану ПТЕС-1, ПТЕК-1: а - штампування в закритому штамт (всебiчне рiвномiрне стискування); б - штампування з елементами витжання (всебiчне нерiвномiрне стискування), Т = 950 °С; в - штампування з елементами витжання i вщпал при Тв = 800 °С,

2

3

е

в

При розмiщеннi компенсацшно! щшини за висотою порожиини матрицi зростання Г,, у , е ввдбуваеться в зот, прилеглiй до не! та в центральнш частинi заготовки (рис. 12б-2). При так1й схемi штампуваиия створюеть-ся додаткова локальна зона деформацй (рис. 12б-1) в центральнiй частиш заготовки, зменшуеться зона утруднено! деформацй, прилелга до вiдтворювально! за-

готовки, яка виникае в процеа закритого штампуваиия (рис. 10а-3). Нерiвномiрнiсть Г, i е становить

щ = 0,16; 0,46; 1,31 та пе= 4,0; 3,7; 3,0 %. Змiна здеформованого стану та ущльнення вадбуваеться внас-лiдок спкання металу до вiдтворювально! заготовки в напрямку компенсацiйно! щiлини. Структура металу

здеформована, др!бнозерниста, безпориста. Зерна ви-тягнуп в напрямку стiкaния металу (рис. 13-2).

При комбшованому розмщент компенсацшних щшин у порожнит матриц! можливе виникнення об'ем!в перекриття додаткових локальних зон деформацй (рис. 12в-11). Це вадбуваеться при визначених схемах штампування з елементами випкання, юлькосп та мiсцерозтaшувaния компенсацшних щшин. Схема на-пружено-здеформованого стану - всеб!чне нер!вномь рне стискування, дозволяе при цьому забезпечити

тдвищення значення компоненпв Те, Г), е практично

по всьому об'ему заготовки. Структура металу здеформована, др!бнозерниста. Наявшсть пор не виявлено (рис. 13-3).

Характер здеформованого стану, ущшьнення та структури металу в зонах заготовки, в яких при р!зних схемах штaмпувaния з елементами випкання не було створено додаткових локальних зон деформацй ( рис. 12а - 1,3,4; рис. 12б - 1,3,4; рис. 12в - 1), аналопчний закритому штампуванню (рис. 10).

Сл!д вадзначити, що об'еми металу, прилет до додаткових локальних зон деформацй, мають певною м!рою бшьше здеформовану однорщну, р!вноущшьне-ну структуру, шж загальна частина заготовки. При цьо-му, залежно вш схеми штампування, вадбуваеться зрос-тання сумарного об'ему додаткових локальних зон деформацй вщповвдно, ввдносного здеформованого об'ему заготовки [2], що позитивно впливае на форму-вання структури металу.

Створюючи умови всеб!чного нер!вном!рного стис-кування (рис. 6 б) та пластичного спкання металу при р!зних схемах гарячого штaмпуБaния з елементами випкання, додатков! локальш зони деформацй при вико-ристанш компенсацшних щшин ¡з визначеними кшьшстю, розм!рами та мiсцерозтaшувaниям можна керувати процесом ущшьнення та формування структури в об'ем! порошково! заготовки. У цих випадках, при зменшенш нер!вном!рносп, середня ввдносна щ1льтсть заготовки становить е = 99,8 -100 % , структура металу здеформована, практично однорвдна, др!бнозерниста. Деяке збшьшення розм!р!в зерна та наявшсть одиничних др!бних пор спостертаеться в при-контактних зонах утруднено! деформацй, де не забезпе-чено необхщних здеформованого стану та спкання ме-талу.

Як1сну оцшку впливу схеми напружено-здеформо-ваного стану на формування структури визначали при мшрофрактограф!чних дослщженнях зламу зразюв тсля гарячо! деформацй (проводили на мжроанал!затор! МАР-1). При всеб!чному р!вном!рному стискувант злам зразк1в переважно м!жзеренний, наявт окрем! д!лянки в'язкого руйнування (рис. 14). На границях зерен утворюються скупчення оксидних пл!вок, частина яких тсля вадпалу лишаеться включеннями, частина замщуеться порами. Юльшсть дшянок крихкого м1жзе-

ренного зламу в зразках зменшуеться при переход! вш р!вном!рного до нер!вном!рного стискування, що сприяе р!вном!рному розподшу оксидних пл!вок на границях зерен по об'ему металу з! зб!льшенням юлькосп зон !х розриву та тдсиленню дифузп в процеа деформацй [7]. При вщпал злам в'язкий усередит зерен; тоню пл!вки розчиняються по об'ему металу без порушення його суцшьносп.

Отже, використовуючи конкретш схеми гарячого штампування, можливо забезпечити керування розпо-дшом ущшьнення та характером структури, яка форму еться, по об'ему металу порошково! заготовки, що визначае р!вень мехашчних властивостей матер!ал!в ! вироб!в, який пред'являеться вимогами експлуатаци деталей. Це досягаеться створенням умов всеб!чного не-р!вном!рного стискуБaиня, додаткових локальних зон деформацй ! необхшного пластичного спкання металу в застшних зонах утруднено! деформацй та загрозливих перер!зах деталей, при визначених розм!рах, юлькосп та мiсцерозтaшувaинi компенсацшних щшин у порожнит матриц!.

Таким чином, у результат! проведених дослщжень встановлено особливосп формування задано! здефор-мовано! р!вноущшьнено!, практично безпористо! структури порошкового титану в процеа гарячого штампування пористих заготовок у закритому штамп! та з елементами випкання, що забезпечуе отримання широкого класу матер!ал!в та вироб!в при визначених експлуата-цшних властивостях деталей р!зного функцшного при-значення.

Список лтератури

1. Павлов В. А. / Исследование горячей деформации и уплотнения порошковых металлов / Павлов В. А., Носенко М. И. // Порошковая металлургия. - 1988. - № 1. -С. 1-6.

2. Носенко М. I. / Дослщження гарячого штампування порошкових заготовок / Носенко М. I., Павлов В. О. // Нов1 матер1али ! технологи в металургй та машинобуду-ванш. - 2006. - № 2. - С. 51-55.

3. Сторожев М. В. Теория обработки металлов давлением / М. В. Сторожев, Е. А. Попов. - М. : Машиностроение, 1977. - 424 с.

4. Овчинников А. Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах / А. Г. Овчинников. - М. : Машиностроение, 1983. - 200 с.

5. Металлография титановых сплавов / Под ред. С. Г. Глазунова, Б. А. Калачева. - М. : Металлургия, 1980. -464 с.

6. Изменение деформационных характеристик пористых заготовок из порошков титана, меди и алюминия / [В. А. Павлов, М. И. Носенко, Б. В. Попов и др.] // Порошковая металлургия. - 1987. - № 9. - С. 20-24.

7. Носенко М. I. Формування структури порошкових кон-струкцшних титанових матер1ал1в при гарячому штам-пуванш / Носенко М. I., Павлов В. О., Ляшенко О. П. // Нов1 матер1али ! технологи в металургй та машинобуду-ванш. - 2008. - № 2. - С. 14-16.

Одержано 16.12.2016

Носенко М.И. Особенности формирования структуры порошкового титана в процессе горячей деформации

Приведены результаты исследований особенностей распределения локальных деформаций, уплотнения и характера формирования структуры порошкового титана по объему пористой заготовки в процессе горячей деформации (при закрытой штамповке и с элементами истечения). Выявлено влияние схемы напряженно-деформированного состояния и создания дополнительных локальных зон деформации на формирование заданной деформированной однородной, равноуплотненной структуры металла по объему заготовки, что обеспечивает получение широкого класса порошковых титановых материалов и изделий при определенных свойствах деталей различного эксплуатационного назначения.

Ключевые слова: порошковая заготовка, уплотнение, формирование структуры, схема деформации, застойная зона, дополнительная локальная зона деформации, напряженно-деформированное состояние, закрытая штамповка, штамповка с элементами истечения.

Nosenko M. Properties of the powder forming the titanium structure during hot deformation

The results of studies of the distribution of local strain, compression and character formation of the structure of titanium powder by volume of the porous preform in the process of hot deformation (with a closed and stamped with the expiration of the elements) are given. The effect of the scheme of the stress-strain state and the creation of additional local deformation zones in the formation of a given deformed homogeneous well compacted metal structure in terms of harvesting, which provides a broad class of powdered titanium materials and products in certain properties of the details of various operational purposes is found.

Key words: powder blank, seal, structure formation, deformation scheme, stagnation zone, additional local deformation zone, the stress-strain state, closed punching, punching with elements of expiration.