Розробка термодеформованих титанових композитів системи Ti-Si-(Al, Zr) конструкційного призначення для використання в інтервалі температур 20-700 градусів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана в Інституті проблем матеріалознавства ім. Науковий керівник: академік НАН України, доктор фізико-математичних наук, професор Фірстов Сергій Олексійович, Інститут проблем матеріалознавства ім. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший наук. співробітник Ахонін Сергій Володимирович, Інститут електрозварювання ім. Патона НАН України, завідувач відділу фізико-металургійних проблем зварювання титанових сплавів доктор технічних наук, професор Іванченко Володимир Григорович, Інститут металофізики ім. Захист відбудеться "23 "жовтня 2006 р. об 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.207.03 Інституту проблем матеріалознавства ім.Актуальність теми досліджень визначається значним попитом промисловості на нові матеріали конструкційного призначення з високою питомою міцністю, здатних витримувати навантаження за надважких умов роботи. В даний час виникла потреба в пошуку матеріалів, які могли б обєднати в собі: малу питому вагу, високі міцність та пластичність при кімнатній температурі, жароміцність та жаростійкість. Але незважаючи на те, що титанові сплави переважають по питомій міцності традиційні жароміцні матеріали при помірних температурах, зі зростанням температури їх міцність починає суттєво зменшуватись. Попередні дослідження показали, що класу титанових композитів системи Ti-Si притаманна низька пластичність у литому стані при кімнатній температурі, що суттєво обмежує їх застосування в реальних виробах. Для підвищення комплексу фізико-механічних характеристик при кімнатній температурі та отримання високої жароміцності та жаростійкості таких композитів у роботі вперше проводиться оптимізація їх хімічного складу, розробка режимів гарячого деформування, дослідження їх структури та механічних властивостей в литому та деформованому станах.Перший розділ присвячено огляду літературних даних стосовно уявлень по створенню сучасних титанових сплавів для роботи при підвищених температурах, методів їх гарячого пластичного деформування та стану досліджень сплавів із силіцидним зміцненням. У роботі вивчали механічні властивості та будову різних модифікацій сплавів систем Ti-Si та Ti-Si-(Al,Zr), одержаних плазмово-дуговою та електронно-променевою виплавками та наступним гарячим деформуванням при різних температурах (табл. При додаванні в сплав Al та Zr відбувається одночасне легування матриці та силіцидів, які набувають складу (Ti,Zr)5(Si,Al)3. Збільшення вмісту кремнію в сплаві до 3,6 % (мас.) та вище призводить до значного підвищення гетерогенності будови та зміни полікристалічної структури на дендритно-евтектичну. Для вибору оптимальних параметрів деформування в роботі визначено середні значення допустимих ступенів одноразового деформування литих матеріалів при різних температурах, а також вплив ступеню деформування на структуру та механічні властивості модельного складнолегованого сплаву Ti-3Al-4Si-5Zr.У дисертації наведено вирішення наукового завдання, що полягає у розробці нових титанових композитів Ti-Si-(Al,Zr) із силіцидним зміцненням для застосування у виробах конструкційного призначення в інтервалі температур 20-700 ОС та режимів їх гарячого деформування за рахунок досліджень закономірностей еволюції структури, фазового складу та фізико-механічних властивостей. Встановлено, що така низька пластичність обумовлена в першу чергу наявністю первинної дендритної структури та морфологією силіцидної фази, а також особливістю руйнування силіцидних колоній в процесі навантаження. Встановлено, що деформування подвійних сплавів системи Ti-Si призводить до значного покращення їх пластичності та міцності при кімнатній температурі та деякого зниження жароміцності у порівнянні з литим станом. Враховуючи те, що по жароміцності у деформованому стані сплави з 2 % (мас.) кремнію практично не поступаються сплавам з 4 та 6 % (мас.), вони можуть бути рекомендовані як перспективна основа для комплексного твердорозчинного зміцнення матриці за рахунок легування алюмінієм та цирконієм. Виявлено, що додаткове легування сплавів системи Ti-Si алюмінієм та цирконієм призводить до зменшення розчинності кремнію в в-фазі.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ