CC BY
87
УДК 669.017.165:669.295
Д.А. Дзунович1, Е.Б. Алексеев1, П.В. Панин1, Е.А. Лукина2, А.В. Новак1
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЛИСТОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ДЕФОРМИРУЕМЫХ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ РАЗНЫХ КЛАССОВ
DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-2-17-25
Исследовано структурно-фазовое состояние и проведен сравнительный анализ механических свойств листовых полуфабрикатов из жаропрочных деформируемых сплавов на основе алюминида титана TiAl - а2-, супер-а2- и орто-классов, полученных по различным технологиям. Показано, что применение водородной технологии для сплава марки 7115 позволило уменьшить температурный интервал горячей деформации на 150-200°С по сравнению со сплавами типа супер-а2, понизить на 40-50% величину удельных усилий сжатия при проведении осадки в интервале температур 900-1000°С и изготовить листовые полуфабрикаты, которые по удельным прочностным характеристикам при комнатной температуре превосходят сплавы ВТИ-1 и ВТИ-4. Установлено, что наибольшими уровнем длительной прочности при температуре 700°С и прочностными характеристиками при комнатной и повышенной температурах обладают листы из сплава ВТИ-4. Проанализированы перспективы освоения исследуемых сплавов в промышленных условиях для изготовления различных видов полуфабрикатов, в том числе листовых. Показано, что наиболее подготовленным в настоящее время для промышленного производства является сплав ВТИ-4.
Ключевые слова: алюминид титана, а2^зЛ1)-фаза, орто^2АШЬ)-фаза, водородная технология, листовой полуфабрикат, фазовый состав, структура, механические свойства.
D.A. Dzunovich1, E.B. Alekseev1, P. V. Panin1,
E.A. Lukina2, A.V. Novak1
STRUCTURE AND PROPERTIES OF SHEET SEMI-FINISHED PRODUCTS FROM VARIOUS WROUGHT INTERMETALLIC TITANIUM ALLOYS
Phase composition and structure of sheet semi-finished products from heat-resistant wrought Ti^Al based alloys of а2, super-a2, and ortho types obtained by various technologies have been studied. A comparative analysis of mechanical properties of the mentioned types of alloys has been also accomplished. It has been shown that hydrogen technology for 7115 alloy resulted in 150-200°C reduction of hot deformation temperature interval in comparison to supers alloys, as well as 40-50% reduction of specific compression forces upon upsetting at 900-1000°C -this gave the opportunity to produce sheet semi-finished products which specific strength at room tempe-rature exceeds VTI-1 and VTI-4 alloys. It has been determined that VTI-4 sheets possess the highest stress-rupture properties at 700°C as well as higher strength at room and elevated temperatures. The prospects of industrial manufacturing of different semi-finished items (including sheets) from the alloys in focus have been analyzed. The analysis has shown that VTI-4 alloy proves to be the most ready for commercial production.
Keywords: titanium aluminide, a2(Ti3Al)-phase, ortho(Ti2AlNb)-phase, hydrogen technology, sheet semifinished product, phase composition, structure, mechanical properties.
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» Государственный научный центр Российской Федерации [Federal State Unitary Enterprise «All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials» State Research Center of the Russian Federation]; e-mail: admin@viam.ru
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)» [Moscow Aviation Institute (National Research University)]; e-mail: mai@mai.ru
Введение
Сплавы на основе титана занимают одно из ведущих мест в ряду конструкционных и жаропрочных материалов благодаря высокому комплексу механических свойств в сочетании с высокой коррозионной стойкостью. Это предопределя-
ет интерес к титановым сплавам со стороны авиа-, ракето- и судостроительных отраслей промышленности, а также автомобилестроения и медицины [1-7]. Однако, несмотря на огромные потенциальные возможности титановых сплавов, их применение в изделиях новой техники несколько
•
ограничено, в частности, вследствие их высокой химической активности, которая практически исключает применение серийных жаропрочных титановых сплавов при рабочих температурах >600°С [7-11].
Создание современных образцов летательных аппаратов предполагает использование для изготовления деталей компрессора низкого и высокого давления (сопловые лопатки, кольца, корпуса и диски) реактивных двигателей, панельных листовых конструкций форсажной камеры, сотовых конструкций крыла, а также в качестве матрицы композиционных материалов, упрочненных высокопрочными неорганическими волокнами, новых жаропрочных материалов с рабочими температурами 650°С и более [12-16]. Указанным требованиям потенциально удовлетворяют деформируемые сплавы на основе интерметаллидной фазы а2-Л3А1 (а2-сплавы, супер-а2-сплавы) и фазы О-Т^АШЬ (орго-сплавы) [3, 16].
Лучшей пластичностью при комнатной температуре обладают интерметаллидные орто-сплавы, которые также имеют более высокие, по сравнению с а2- и супер-а2-сплавами (со структурой а2 или (а2+Р)), характеристики прочности, вязкости разрушения и окалиностойкости [16, 17]. Интервал рабочих температур для этого класса сплавов составляет 600-650°С (с кратковременными забросами до 700°С). Основными недостатками орто-сплавов являются повышенная плотность (5,15-5,35 г/см3), которая существенно снижает удельные характеристики, а также усложненность металлургического производства и высокая стоимость, вследствие повышенного содержания легирующих элементов, в том числе тугоплавких - в частности, ниобия [18, 19].
В то же время а2- и супер-а2-сплавы обладают небольшой по сравнению с орто-сплавами плотностью: 4,25-4,57 и 4,80-4,83 г/см3 соответственно, низкой стоимостью и, как следствие, более высокими удельными характеристиками и предназначены для работы до температур не более 600°С [3, 16].
Однако основными проблемами интерметал-лидных титановых сплавов, независимо от класса, являются пониженная пластичность при комнатной температуре, высокая чувствительность к концентраторам напряжений по сравнению с применяемыми материалами, а также низкие техно-
логические свойства при горячей обработке давлением (ковке, штамповке, прокатке). Это обуславливает значительные трудности при изготовлении из них деформированных полуфабрикатов (особенно листовых) с требуемым уровнем механических свойств [20, 21].
Таким образом, цель данной работы состояла в изучении структурно-фазового состояния, а также проведении сравнительного анализа уровня механических свойств листов из интерметаллидных титановых сплавов разных классов (а2, супер-а2 и орто), изготовленных по различным технологическим режимам.
Работа выполнена в рамках реализации комплексной научной проблемы 7.1. «Интерметаллидные сплавы на основе титана» («Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» [22]).
Материалы и методы
Для проведения исследований выбраны три сплава на основе интерметаллида ^3А1: сплав а2-класса марки 7115 [23], разработанный в МАТИ, а также супер-а2-сплав ВТИ-1 [3] и орто-сплав ВТИ-4 [24], разработанные в ВИАМ. Химический состав сплавов представлен в табл. 1.
Экспериментальный слиток из сплава марки 7115 получен методом индукционной плавки в печи с секционным водоохлаждаемым тиглем. Размеры и масса слитка после операций механической обработки, включающей удаление короны, донной части и обточку по образующей поверхности, составили 70^450 мм и 6 кг соответственно. Перед введением водорода из слитка предварительно вырезали сутунку размером 160^80x20 мм и затем разрезали ее вдоль наибольшего габарита на две заготовки размером 160x40x20 мм. Наводороживающий отжиг проводили в лабораторной установке Сивертса в среде молекулярного водорода двумя порциями при температуре 850°С, с постепенным ее понижением в процессе наводороживания до 700°С. Деформацию заготовок, предварительно легированных водородом до концентрации 0,45% (по массе), осуществляли за 18 проходов с суммарной степенью обжатия 90%. Прокатку заготовок до толщины 10 мм проводили в верхнем температурном интервале двухфазной (а2+Р)-области при начальной температуре деформации 950°С,
Таблица 1
Химический состав интерметаллидных титановых сплавов
Сплав (класс) Содержание легирующих элементов, % (по массе) Плотность, г/см3
ТС А1 №> 7г V Мо Si
7115 (а2) Основа 14,30 3,20 0,50 3,00 - - 4,27
ВТИ-1 (супер-а2) Основа 14,70 24,60 2,10 - 1,96 - 4,80
ВТИ-4 (орто) Основа 11,00 39,50 1,28 1,00 0,74 0,11 5,30
а заключительные этапы деформации до толщины
2 мм - при температуре 800°С.
Экспериментальный слиток из сплава ВТИ-1 с габаритами 160*260 мм и массой —25 кг изготовлен методом трехкратного вакуумно-дугового переплава с расходуемым электродом. После механической обработки выплавленный слиток разрезали на четыре части размером 150*60 мм. Полученные литые заготовки с нанесенным защитным технологическим покрытием подвергали ковке на прессах и штамповке в р/В2-области при начальной температуре деформации 1250°С. Удаление деформационной смазки и окисленного слоя на полученных поковках размером 250 *110*35 мм проводили путем пескоструйной обработки. После этого заготовки повергали дополнительной механической обработке на строгальном станке, в результате которой с каждой стороны снимали поверхностный слой толщиной 2,5 мм. Для получения листов толщиной 2 мм последующую прокатку предварительно нагретых до температур р/В2-области кованых заготовок осуществляли с понижением температуры до верхнего интервала (р/В2 + а2)-области за 23 прохода с суммарной степенью обжатия —93%.
Слиток из сплава ВТИ-4 также выплавлен методом трехкратного вакууумно-дугового переплава. Размер выплавленного слитка массой —26 кг после механической обработки составил 154*260 мм. Первичную осадку слитка проводили в однофазной р/В2-области при температуре нагрева 1170°С со степенью деформации не менее 50%. Дальнейшую всестороннюю многостадийную ковку заготовки для получения плиты толщиной 50 мм осуществляли с постепенным снижением температуры деформации из однофазной р/В2-области через двухфазную (ß/B2+a2) в трехфазную (0+р/в2+а2)-область со степенью деформации от 20 до 50% за проход. После всесторонней ковки перед прокаткой проводили механическую обработку плиты (фрезеровку по плоскостям и резку краевых частей). Прокатку плиты толщиной 45 мм для получения листа толщиной
3 мм проводили при температуре двухфазной (Р/В2+а2)-области за пять проходов с четырьмя промежуточными подогревами и суммарной степенью обжатия —93%.
Микроструктуру исследовали методами оптической микроскопии на инвертированном металлографическом микроскопе Olympus GX51 с использованием программного комплекса для анализа изображений SIAMS-700. Фазовый анализ проводили методом рентгеноструктурного анализа на дифрактометре Bruker D8 ADVANCE. Концентрацию остаточного водорода после вакуумного отжига определяли по методике, описанной в работе [25]. Механические испытания листовых полуфабрикатов при комнатной и повышенных температурах проводили в соответствии с ГОСТ 1497-84 и ГОСТ 9651-84.
Результаты и обсуждение
Основным легирующим элементом при разработке интерметаллидных сплавов на основе алю-минида титана Т^А1 является ниобий, который существенно повышает пластичность интерметал-лидой а2-фазы вследствие снижения степени ее упорядочения, а также за счет активизации дополнительных систем скольжения. Однако, как отмечено ранее, легирование ниобием повышает плотность сплавов и существенно увеличивает их стоимость. При этом следует отметить, что наибольший вклад в увеличение пластичности достигается путем создания в сплавах двухфазной (р/В 2+а2)-структуры вследствие того, что Р-фаза является менее прочной и более пластичной по сравнению с а2-фазой. В то же время наличие в структуре сплавов Р-фазы снижает их жаропрочность [3].
Сплав марки 7115 (а2) разработан для изготовления полуфабрикатов с использованием водородной технологии титановых сплавов [26-29], в связи с чем легирование ниобием ограничено концентрацией 3,0-3,3% (по массе), что позволило приблизить его плотность (4,27 г/см3) к плотности интерметаллидного соединения ^3А1 (4,2 г/см3).
В литом состоянии объемная доля р-фазы не превышает 5%, а микроструктура сплава представлена пластинчатыми выделениями а2-фазы толщиной 3-15 мкм внутри крупных исходных Р-зерен размером 200-300 мкм.
В связи с тем, что сплав марки 7115 разработан специально под водородную технологию [30], его технологичность должна обеспечиваться не за счет введения значительного количества постоянных легирующих элементов, повышающих пластичность сплава (в частности, ниобия), а путем временного введения водорода перед операциями пластической деформации.
Сначала методом пробных закалок для состава сплава марки 7115, указанного в табл. 1, определена характеристическая температура р/(а2+р)-перехода, которая составила 1150±5°С. Вследствие ничтожно малого количества Р-фазы (—5% (объемн.) при комнатной и не более 10% (объемн.) при рабочих температурах) проведение деформации материала в литом состоянии не представляется возможным, поэтому увеличение объемной доли р-фазы в сплаве проводили путем наводороживающего отжига. Вследствие того, что сплавы на основе алюминидов титана плохо насыщаются водородом и ввиду достаточно больших габаритов сутунок (160*40*20 мм) с литой крупнопластинчатой структурой, также затрудняющих процесс наводороживания, максимально достигнутое содержание водорода в заготовках составило 0,45% (по массе). Такая концентрация водорода позволила увеличить объемную долю Р-фазы до 20% при комнатной температуре и до 50-60% при температурах 850-950°С (рис. 1, а), что, в свою очередь, обусловило повышение технологической пластичности сплава,
Рис. 1. Температурные зависимости количества Р-фазы (а) и удельные усилия сжатия при степени деформации 10% (начальная скорость деформации е= 5 10-3 с-1) при осадке сплава марки 7115 до и после наводорожива-ющего отжига (б):
1 - сплав состава П- 14А1-10№>-ЗV- 1,0Мо (супер-а2) [31]; 2 - а2-сплав 7115 (0,005% (по массе) Н); 3 - а2-сплав 7115 (0,45% (по массе) Н)
снижение температурного интервала горячей деформации на 150-200°С и уменьшение усилий деформирования по сравнению со сплавами типа супер-а2.
Построенные температурные зависимости удельного усилия сжатия (д10) при осадке исследуемого сплава показали, что благоприятное влияние водорода на снижение удельных усилий осадки проявляется до температур 1050-1100°С, а максимальное их снижение (в 2-3 раза) имеет место в интервале температур 900-1000°С при степени деформации е=10% и начальной скорости деформации 8 =5-10-3 с-1 (рис. 1, б).
В связи с тем, что водород является сильным Р-стабилизатором, температура р/(а2+Р)-перехода сплава марки 7115, подвергнутого наводорожива-ющему отжигу до концентрации 0,45% (по массе) Н, существенно снизилась по сравнению с указанной температурой для сплава с исходным содержанием водорода и составила 980±5°С.
Известно, что для двухфазных титановых сплавов основные принципы проведения деформации подразумевают осуществление полного цикла в верхнем температурном интервале двухфазной области либо с началом деформации в однофазной и окончанием в двухфазной области. Поэтому прокатку заготовок до толщины 10 мм проводили при начальной температуре деформации 950°С, до толщины 5 мм - при 850°С и до 2 мм - при 800°С.
Деформация сутунок толщиной 20 мм в (а2+Р)-области не вызывает изменений фазового состава сплава, а вследствие высокой суммарной степени обжатия (90%) приводит к вытягиванию частиц а2-фазы вдоль направления прокатки листов и накоплению в структуре значительного количества дефектов (рис. 2, а).
Вакуумный отжиг полученных листов, являющийся обязательной операцией на заключитель-
ной стадии термоводородной обработки для удаления до безопасных концентраций (0,0050,006% (по массе)) введенного водорода, проводили при температуре 850°С. Контроль остаточной концентрации водорода показал, что она не превышает 0,006% (по массе). Высокая суммарная степень деформации и развитие (Р^а2)-превращения при вакуумном отжиге приводят к активизации процессов сфероидизации, что позволило сформировать в листах хорошо проработанную, близкую к глобулярной структуру с размером частиц а2-фазы 8-12 мкм (рис. 2, б).
Супер-а2 -сплав ВТИ-1, разработанный в ВИАМ, имеет при комнатной температуре фазовый состав, представленный а2-, О- и р-фазами, количество которых зависит от режима термической обработки (температуры нагрева, продолжительности выдержки и скорости охлаждения). Известно [3], что для обеспечения наибольшей пластичности и технологичности сплава ВТИ-1 необходимо присутствие в нем максимального количества метастабильной р-фазы (—80% (объемн.)), что возможно путем закалки с температур однофазной области или близких к ней. Для выбора температур проведения горячей деформации и режима термической обработки методом пробных закалок определена нижняя граница Р-области, которая составила 1100±5°С. С целью сохранения наилучшей технологичности сплава операции ковки и штамповки литых заготовок осуществляли при температурах 1250-1100°С. Последующее быстрое охлаждение сплава до нижней границы р-области позволяет сохранить в нем максимальное количество Р-фазы для обеспечения высокой технологической пластичности при прокатке. При этом для получения наиболее сбалансированного комплекса свойств готовых листов толщиной 2 мм начальные этапы последующей прокатки деформированных
Рис. 2. Микроструктура и фрагменты дифрактограмм листов из сплава марки 7115 в наводороженном состоянии (а) и после вакуумного отжига (б)
заготовок осуществляли при температуре 1150°С, а финишные - при 1050°С.
Следует отметить, что увеличение количества Р-фазы в структуре сплава при температурах деформации приводит к увеличению ее объемной доли и при низких температурах вследствие затрудненности диффузионных процессов в метастабильной р-фазе, что, в свою очередь, значительно снижает жаропрочность материала. Поэтому для обеспечения необходимого уровня жаропрочности объемная доля р-фазы в сплаве ВТИ-1 не должна превышать 20%. Таким образом, на завершающей стадии изготовления деформированные полуфабрикаты в закаленном состоянии необходимо подвергать старению, в процессе которого происходит распад метастабильной р-фазы с образованием О-фазы и стабильной р-фазы.
С учетом указанных ранее принципов формирования структуры жаропрочных титановых сплавов после завершения операций формообразования опробован режим термической обработки листов толщиной 2 мм, включающий так называемую «мягкую» закалку в масле с температуры 950°С и последующее ступенчатое старение при температурах 850 и 750°С. В результате проведенных операций
термомеханической и термической обработок в листах толщиной 2 мм из сплава ВТИ-1 получено структурно-фазовое состояние, характеризующееся содержанием 15-20% (объемн.) р-фазы размером 150-250 мкм, 15-20% (объемн.) а2-фазы глобулярной морфологии с размером частиц 5-10 мкм и 60-70% (объемн.) тонкопластинчатой О-фазы с соотношением толщины пластин к их длине 0,01-0,1 (рис. 3).
Орто-сплав ВТИ-4 в настоящее время является наиболее востребованным из интерметаллидных деформируемых титановых сплавов для производства деталей и узлов авиационных двигателей нового поколения. Среди возможных областей применения листовых полуфабрикатов из данного сплава можно выделить изготовление корпусных деталей (в том числе сварных) компрессора высокого давления и турбины низкого давления перспективных газотурбинных двигателей.
Кроме того, высокая технологичность орто-сплавов и возможность получения из них тонких листов и ленты (фольги) допускает производство на их основе новых перспективных жаропрочных композиционных материалов с матрицей из орто-сплава, упрочненной неорганическими волокнами (в частности, волокнами карбида кремния SiC).
68 66 64 62 60 58 56 54 52 50
2в. град
Рис. 3. Микроструктура и фрагмент дифрактограммы листов из сплава ВТИ-1 после горячей деформации, закалки и ступенчатого старения
Структура выплавленного слитка из сплава ВТИ-4 представлена бывшими р/В2-зернами размером 500-800 мкм и выделившимися как по их границам, так и по телу зерна мелкодисперсными частицами а2-фазы размером 5-10 мкм.
Вследствие достаточно высокой степени ле-гированности интерметаллидных орто-сплавов температуры фазовых переходов для конкретных составов имеют первостепенное значение. В связи с этим для исследуемого состава сплава ВТИ-4 методом пробных закалок определены температура растворения О-фазы при нагреве, которая составила 950±5°С, и температура (Р/В2+а2)^р/В2-перехода, равная 1110°С.
В соответствии с отмеченными ранее принципами деформационной обработки титановых сплавов для проработки и измельчения литой структуры осадку и многостадийную всестороннюю ковку осуществляли со снижением температуры деформации на заключительном этапе ковки до верхнего интервала трехфазной (0+р/В2 + а2)-области, что стало возможным вследствие проведения деформации в псевдоизотермических условиях благодаря применению подогреваемой штамповой оснастки. С учетом технологических особенностей деформируемых орто-сплавов и применения прокатного стана с холодными валками, прокатку плит осуществляли в двухфазной (р/В2 + а2)-области.
Прокатка позволила измельчить литую структуру, в результате размер р/В2-зерен фазы уменьшился до 200-400 мкм без существенного изменения объемной доли и размера частиц а2-фазы (рис. 4, а).
На основании имеющегося в ВИАМ опыта [20, 21, 32] для обеспечения в сплаве ВТИ-4 высоких прочностных характеристик в сочетании с приемлемой низкотемпературной пластичностью при комнатной температуре и высокой жаропрочностью полученные листовые полуфабрикаты подвергали двухступенчатой термической обработке,
включающей закалку на воздухе из двухфазной (Р/В2+а2)-области и последующее старение при температуре трехфазной (0+р/В2+а2)-области. Термическая обработка приводит к распаду мета-стабильной р/В2-фазы, объемная доля которой в готовых листах толщиной 3 мм составила 40-45% (объемн.), с образованием дисперсной
0-фазы в количестве 50-55% (объемн.) размером
1-7 мкм (рис. 4, б, е).
На заключительном этапе работы проведены испытания для определения кратковременных механических свойств при комнатной и повышенной температурах, а также длительной прочности при повышенной температуре для листов из интерметаллидных титановых сплавов марок 7715, ВТИ-1 и ВТИ-4 (табл. 2).
Заключения
Исследования показали, что применение водородной технологии для сплава марки 7115 позволило уменьшить температурный интервал горячей деформации на 150-200°С (по сравнению со сплавами типа супер-а2) и понизить на 40-50% величину удельных усилий сжатия при проведении осадки в интервале температур 900-1000°С. При этом листовые полуфабрикаты из а2-сплава марки 7115 превосходят по удельным прочностным характеристикам при комнатной температуре исследованные сплавы супер-а2- и орто-классов из-за низкой плотности сплава 7115, близкой к плотности интерметаллида ^3А1, и не уступают по пластичности значительно более высоколегированному сплаву ВТИ-1.
Однако наибольшей длительной прочностью при температуре 700°С обладают листы из орто-сплава ВТИ-4, имеющие, кроме того, самые высокие прочностные характеристики как при комнатной, так и при повышенной температурах.
Следует отметить, что перспективы изготовления в промышленных условиях тонких листовых полуфабрикатов из сплавов марок 7115 и ВТИ-1
Рис. 4. Микроструктура и фрагмент дифракгограммы листа из сплава ВТИ-4 в деформированном состоянии (а) и после последующей термической обработки (б, в)
являются весьма сомнительными по нескольким причинам. В отношении сплава марки 7115, разработанного специально под водородную технологию, основными проблемами для промышленного внедрения являются отсутствие на металлургических предприятиях установок наводоро-живающего отжига (типа установки Сивертса) крупногабаритных заготовок для последующей деформационной обработки, а также сложность обеспечения равномерной концентрации водорода в таких заготовках вследствие его высокой диффузионной подвижности. Использование сплава ВТИ-1 в промышленных условиях также связано со значительными трудностями
из-за применения трудоемких процессов горячей деформационной обработки вследствие значительного содержания в сплаве низкопластичной аг-фазы и необходимости формирования дисперсной О-фазы со снижением в структуре доли р-фазы до 15-20% (объемн.) в процессе ступенчатой термической обработки для получения повышенного уровня жаропрочности. Однако даже применение такой обработки для листов из супер-ав-сплава ВТИ-1 не позволяет ему конкурировать с орто-сплавом ВТИ-4 как по показателям кратковременных свойств при комнатной и повышенной температурах, так и по уровню жаропрочности.
Сплав (класс) Механические свойства при температуре, °С
20 700
ов, МПа а0д, МПа 5, % ов, МПа о0д, МПа 5, % о100, МПа
7115 (а2) 1110 980 3,6 710 620 39,0 240
ВТИ-1 (супер-а2) 1020 940 3,2 820 740 8,0 220
ВТИ-4 (орто) 1120 1050 4,6 840 720 7,8 270
Таблица 2
Сравнительные характеристики листов из сплавов марок 7115, ВТИ-1 и ВТИ-4
Таким образом, в настоящее время наиболее подготовленным для промышленного производства является интерметаллидный орто-сплав марки ВТИ-4, который имеет высокую технологическую пластичность по сравнению с исследуемыми деформируемыми интерметаллидными сплавами, позволяющую изготавливать различные виды полуфабрикатов (раскатные кольца, дисковые и лопаточные заготовки, прутки, листы), а также обладает сбалансированным комплексом
механических свойств при комнатной и повышенной температурах.
Благодарности
Авторы выражают благодарность сотрудникам НИУ МАИ: доктору технических наук, профессору A.M. Мамонову, доктору технических наук, профессору C.B. Скворцовой и инженеру В.А. Пожоге за неоценимую помощь в получении и интерпретации результатов работы по сплаву марки 7115.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каблов E.H. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки -основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8-18.
2. Каблов E.H. Разработки ВИАМ для газотурбинных двигателей и установок // Крылья Родины. 2010. №4. С. 3-33.
3. Ильин A.A., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: справочник. М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. 520 с.
4. Братухин А.Г., Колачев Б.А., Садков В.В. и др. Технология производства титановых самолетных конструкций. М.: Машиностроение, 1995. 448 с.
5. Heng Qiang Ye. Recent developments in Ti3Al and TiAl intermetaUics research in China // Materials Science and Engineering: A. 1999. Vol. 263. P. 289-295.
6. Ночовная H.A., Черемушникова E.B., Анташев В.Г. Металлические материалы для эндопротезирования. М.: ВИАМ, 2014. 72 с.
7. Горынин И.В., Чечулин Б.Б. Титан в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990. 399 с.
8. Александров В.К., Аношкин Н.Ф., Белозеров А.П. и др. Полуфабрикаты из титановых сплавов. М.: ВИЛС, 1996. 581 с.
9. Колачев Б.А., Полькин И.С., Талалаев В.Д. Титановые сплавы разных стран. М.: ВИЛС, 2000. 318 с.
10. Моисеев В.Н. Титан в России // МиТОМ. 2005. №8 (602). С. 23-29.
11. Каблов E.H. Материалы и химические технологии для авиационной техники // Вестник Российской академии наук. 2012. Т. 82. №6. С. 520-530.
12. Колачев Б.А., Бецофен С.Я., Бунин С.Я., Володин В.А. Физико-механические свойства легких конструкционных материалов. М.: Металлургия, 1995. 442 с.
13. Djanarthany S., Viala J.-C., Bouix J. An overview of monolithic titanium aluminides based on Ti3Al and TiAl (Review) // Materials Chemistry and Physics. 2001. Vol. 72. P. 301-319.
14. Воздвиженский B.M., Жуков A.A., Постнова А. Д., Воздвиженская М.В. Сплавы цветных металлов для авиационной техники / под общ. ред. В.М. Воздвиженского. Рыбинск: РГАТА, 2002. 219 с.
15. Каблов E.H., Ломберг Б.С., Оспенникова О.Г. Создание современных жаропрочных материалов и технологий их производства для авиационного двигателестроения // Крылья Родины. 2012. №3-4. С. 34-38.
16. Ночовная H.A., Базылева O.A., Каблов Д.Е., Панин П.В. Интерметаллидные сплавы на основе титана и никеля. М.: ВИАМ, 2018. 308 с.
17. Ночовная H.A., Иванов В.И., Алексеев Е.Б., Кочетков A.C. Пути оптимизации эксплуатационных свойств сплавов на основе интерметаллидов титана // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 196-206.
18. Ночовная H.A., Алексеев Е.Б., Ясинский К.К., Кочетков A.C. Специфика плавки и способы получения слитков интерметаллидных титановых сплавов с повышенным содержанием ниобия // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер.: Машиностроение. 2011. №SP. C. 53-59.
19. Каблов Д.Е., Панин П.В., Ширяев A.A., Ночовная H.A. Опыт использования вакуумно-дуговой печи ALD VAR L200 для выплавки слитков жаропрочных сплавов на основе алюминидов титана // Авиационные материалы и технологии. 2014. №2. С. 27-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-2-27-33.
20. Ночовная H.A., Панин П.В., Алексеев Е.Б., Новак A.B. Закономерности формирования структурно-фазового состояния сплавов на основе орто- и гамма-алюминидов титана в процессе термомеханической обработки // Вестник Российского фонда фундаментальных исследований. 2015. №1 (85). С. 18-26.
21. Алексеев Е.Б., Ночовная H.A., Иванов В.И., Панин П.В., Новак A.B. Исследование влияния алюминия на фазовый состав и свойства деформированных полуфабрикатов из интерметаллидного титанового сплава ВТИ -4 // Технология легких сплавов. 2015. №1. С. 57-61.
22. Каблов E.H. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2014-0-12-8-8.
23. Сплав на основе алюмпнида титана: пат. 2081929 Рос. Федерация; опубл. 20.06.97.
24. Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него: пат. 2210612 Рос. Федерация; опубл. 20.08.2003.
25. Процента О.М., Карачевцев Ф.Н., Механик Е.А. Опыт разработки методики измерения содержания водорода в титановых сплавах // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2014. №12. Ст. 08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 26.03.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2014-0-12-8-8.
26. Ильин A.A. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. М.: Наука, 1994. 304 с.
27. Ильин A.A., Колачев Б.А., Носов В.К., Мамонов A.M. Водородная технология титановых сплавов. М.: МИСиС, 2002. 392 с.
28. Колачев Б.А., Ильин A.A., Носов В.К., Мамонов A.M. Достижения водородной технологии титановых сплавов // Технология легких сплавов. 2007. №3. С. 10-26.
29. Ильин A.A., Скворцова C.B., Мамонов A.M., Коллеров М.Ю. Фазовые и структурные превращения в титановых сплавах разных классов под действием водорода // Титан. 2007. №1. С. 32-37.
30. Мамонов A.M., Скворцова C.B., Агаркова Е.О. и др. Термоводородная обработка как способ формирования термически стабильной структуры в жаропрочном титановом сплаве с интерметаллидным упрочнением // Титан. 2009. №2 (24). C. 35-38.
31. Колачев Б.А. Обратимое легирование титановых сплавов водородом // МиТОМ. 1993. №10. С. 28-32.
32. Алексеев Е.Б., Ночовная H.A., Панин П.В., Новак A.B. Технологическая пластичность, структура и фазовый состав опытного титанового орто-сплава, содержащего 13% (по массе) алюминия // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2015. №12. Ст. 08. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения: 26.03.2018). DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-12-8-8.
