Розробка низьколегованих титанових сплавів для експлуатації при циклічних навантаженнях і в умовах агресивних середовищ - Автореферат

Міністерство освіти і науки україни РОЗРОБКА НИЗЬКОЛЕГОВАНИХ ТИТАНОВИХ СПЛАВІВ ДЛЯ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ПРИ ЦИКЛІЧНИХ НАВАНТАЖЕННЯХ І В УМОВАХ АГРЕСИВНИХ СЕРЕДОВИЩРобота виконана в Запорізькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Волчок Іван Петрович, Запорізький національний технічний університет, завідувач кафедри технології металів. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Шаповалова Оксана Михайлівна Дніпропетровський національний університет, зав. науково-дослідною лабораторією „Нові матеріали та безвідходні технології” кандидат технічних наук, доцент Степанова Любов Петрівна, Запорізький національний технічний університет, доц. кафедри фізичного матеріалознавства. Захист відбудеться 02.07.2004 р. о 13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 17.052.01 у Запорізькому національному технічному університеті за адресою: 69063, м. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Запорізького національного технічного університету: Україна, 69063, м.Титан та його сплави як конструкційні матеріали мають високу міцність, пластичність, вязкість, жароміцність і корозійну стійкість. Значна корозійна стійкість титану та його сплавів у багатьох агресивних середовищах у порівнянні з неіржавіючими сталями, а також обмеженість нікелю в Україні робить його найкращим матеріалом для хімічної промисловості. Поширенню використання титану та його сплавів в Україні сприяє матеріально-сировинна база, а саме: наявність великих родовищ руд, що містять титан (8,4 млн. т), і налагоджене виробництво губчастого титану на Запорізькому титаномагнієвому комбінаті з обсягом потужностей до 6 тис. тонн на рік. Аналіз хімічного складу сплавів та їх властивостей дозволяє стверджувати, що показники механічних і службових характеристик даної групи сплавів можуть бути істотно підвищені методами оптимізації складів і модифікуванням у процесі плавлення. Основні результати дисертаційної роботи отримано відповідно до тем: “Дослідження механізмів втомного пошкодження та підвищення циклічної міцності конструкційних матеріалів в екстремальних умовах”, номер державної реєстрації 0104U002075, що виконувалась в межах міждержавного співробітництва між Україною та Республікою Бєларусь з розвитку алюмінієвої та титанової промисловості, за планами НДР МОН України; “Дослідження, розробка та впровадження технології виробництва сплавів алюмінію та міді з використанням вторинної сировини”, номер державної реєстрації 0103U000113.У першому розділі проаналізовано стан світового виробництва титану, а також матеріально-технічну базу і перспективи виробництва титанових сплавів в Україні. Огляд областей застосування титану і сплавів на його основі показав, що в останні роки його використання зросло для вузлів і деталей загального призначення у машинобудівній, хімічній та інших галузях промисловості. На підставі аналізу механічних і службових властивостей промислових титанових сплавів зроблено висновки про те, що найбільше цім вимогам відповідають а-сплави, леговані b - стабілізуючими елементами, при цьому показники механічних і службових характеристик такого типу сплавів можна значно підвищити шляхом оптимізації їх складів та модифікуванням. При цьому титанові сплави як конструкційні матеріали повинні забезпечувати, насамперед, високий рівень міцності у сполученні з високою пластичністю і циклічною довговічністю, а також бути корозійностійкими в агресивних середовищах. Після механічної та термічної обробки, проведеної за режимами, наведеними у розділі 2, сплави мали структуру, яка відповідала коагульованим a - зернам розміром 10...52 мкм.Показано, що сьогодення потребує створення титанових сплавів загального призначення, які повинні одночасно забезпечувати високий рівень механічних, службових і технологічних властивостей у сполученні з низьким вмістом легуючих елементів. Певною мірою зазначеним вимогам відповідають низьколеговані a-титанові сплави, однак концентрація легуючих елементів в них не забезпечує потрібного поєднання зазначених вище властивостей, крім того механізми руйнування цих сплавів (при критичному вмісті b-стабілізуючих елементів) ще недостатньо вивчені. На підставі аналізу складів і властивостей існуючих титанових сплавів, обрано систему комплексного легування титану: Al-Zr-Mo-V. Встановлено залежності впливу складу та структурних факторів на механізми руйнування та характеристики механічних та службових властивостей низьколегованих a-титанових сплавів. Показано, що вміст Mo та V у границях розчинності в a-фазі забезпечує підвищення механічних властивостей, а більш високі концентрації цих елементів сприяють утворенню b-фази, яка зменшує пластичність та знижує приріст міцності сплавів.

Основний зміст роботи