Механизм формирования металлических материалов с развитой поверхностью

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЛОПАТОК ИЗ ТИТАНО- ВОГО СПЛАВА ВТ6 С СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРОЙ

Малышева С.П.

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, г.Уф, Россия

[email protected]

В последнее время все большее внимание специалистов, занимающихся соз- данием и исследованием новых материалов, уделяется использованию субмикрок- ристаллических (СМК) и нанокристаллических (НК) материалов, которые облада- ют уникальными физико-механическими свойствами (высокая прочность, сверх- пластичность, высокая усталостная прочность, износостойкость и другие). СМК материалы рассматриваются как перспективные конструкционные и функциональ- ные материалы нового поколения, которые находят свое широкое применение в таких приоритетных отраслях как авиационная промышленность, транспорт и энергетика, в частности для изготовления деталей силовых установок летательных аппаратов и перекачки энергоносителей.

В работе изучена возможность изготовления из титанового сплава ВТ6 с суб- микрокристаллической структурой лопаток компрессора газотурбинного двигате- ля. Заготовки из сплава ВТ6 (Ti–6,5Al–5,1V) с СМК структурой получены всесто- ронней изотермической ковкой и имеют однородную равноосную микроструктуру с размером зерен 0,5 мкм и большие внутренние напряжения. Прочность СМК сплава на 20–25% выше прочности образцов ВТ6, термоупрочненных по стандарт- ной технологии.

Методом изотермической штамповки изготовлена партия лопаток при темпе- ратуре 650°С, которая на 250°С ниже обычно применяемой при производстве дета- лей из этого сплава. Подобран режим термообработки лопаток для снятия внут- ренних напряжений. Проведены исследования микроструктуры и механических свойств лопаток. Показано, что прочностные и пластические свойства лопаток на 20% выше серийно выпускаемых, при сохранении высокой пластичности 22%.

Ударная вязкость сплава в СМК состоянии составляет 0,37 MДж/м2 при U- образном концентраторе (требования ГОСТа КСU более 0,3 MДж/м2) и 0,08 MДж/м2 при T-образном концентраторе. Отжиг, снимающий внутренние напряже- ния, приводит к повышению ударной вязкости СМК материала в 2 раза при Т- образном концентраторе.

Исследовано влияние дополнительной модификации поверхности образцов ионной имплантацией (ИИ) на механические характеристики СМК сплава ВТ6. Отмечено повышение прочностных характеристик после ИИ при существенном росте предела выносливости.

Разрабатываемая технология демонстрирует большие перспективы практиче- ского применения титанового сплава ВТ6 с СМК структурой.

Дата добавления: 2017-01-14