Гайсин Р. А., Имаев В. М., Имаев Р. М., Гайсина Э. Р

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК БОРА НА МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДВУХФАЗНОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ8

Гайсин Р.А., Имаев В.М., Имаев Р.М., Гайсина Э.Р.

Учреждение Российской академии наук

Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа, Россия

[e-mail]

Для упрочнения титановых сплавов применяют термическую обработку, включающую закалку от температур β-фазовой области и старение. В работе изу- чалась возможность применения подобной термообработки для упрочнения ин- терметаллидных сплавов на основе алюминидов титана. Поскольку температурная область существования β-фазы у алюминидов титана лежит существенно выше, чем в титановых сплавах, использовали доэвтектоидные сплавы с пониженных со- держанием алюминия, легированные железом – сильным β-стабилизирующим эле- ментом, расширяющим b-фазовую область.

В рамках работы исследовали влияние состава сплава на микроструктуру и механические свойства на сжатие интерметаллидных сплавов на основе Ti–(37– 40)%Al (ат. %), легированных железом, ниобием и бором. Слитки сплавов получа- ли методом аргонно-дуговой плавки на лабораторной установке. Анализ фазовых превращений и микроструктурные исследования проводили на основе результатов, полученных с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, дифрак- ционного рентгеноструктурного анализа, оптической металлографии, а также ска- нирующей и просвечивающей электронной микроскопии. Термическая обработка включала в себя закалку из b-фазовой области и старение при температурах 700…900°С. Механические испытания на сжатие проводили на воздухе при темпе- ратурах T = 20, 600 и 800°С.

Было установлено, что легирование сплавов железом в количестве более 4ат.% снижает температуру перехода в однофазную β-область в изучаемых сплавах до T = 1150–1200°C, что позволяет зафиксировать при закалке пересыщенный твердый раствор на основе β-Ti. В ходе последующего старения β-фаза распадается с образованием наноразмерной смеси частиц интерметаллидных фаз α2-Ti3Al, γ- TiAl, τ2-Al2TiFe с размером d = 50…500 нм. Это обеспечивает существенное повы- шение твердости и прочности сплавов. В рамках работы оптимизированы составы сплавов и режимы термической обработки, обеспечивающие максимальную твер- дость и прочность в дисперсионно-упрочненном состоянии.

Учреждение Российской академии наук Институт проблем сверхпластичности металлов РАН,

Уфа, Россия

[e-mail]

Титановые сплавы, легированные небольшими добавками бора (на уровне де- сятых долей весовых процентов), интенсивно изучаются в последние годы. Было обнаружено, что добавление бора повышает прочность, жесткость, износостой- кость, усталостные свойства, сопротивление ползучести, технологическую пла- стичность литых титановых сплавов благодаря измельчению структуры слитка в ходе его затвердевания и охлаждения. Вместе с тем было обнаружено, что присут- ствие крупных боридов может значительно снижать трещиностойкость титановых сплавов в литом состоянии. С другой стороны, деформационная обработка позво- ляет существенно раздробить бориды, что может нивелировать отрицательное влияние боридов на трещиностойкость, сохраняя при этом их положительное влияние на прочность, жесткость и другие эксплуатационные свойства.

В настоящей работе исследовали исходную микроструктуру, механические свойства на сжатие и эволюцию микроструктуры после горячей деформации двух- фазного титанового сплава ВТ8, легированного 0.05, 0.2 и 0.4 вес.% бора. Резуль- таты сравнивали со сплавом ВТ8 без бора. Слитки сплавов получали методом ар- гонно-дуговой плавки на лабораторной установке, бор вводился в виде порошка. Введение бора ведет к образованию моноборидов TiB, располагающихся преиму- щественно по границам b-зерен, что обеспечивает существенное измельчение ис- ходной литой микроструктуры при содержании бора более 0.05 вес.%. Эффект из- мельчения сохраняется и после дополнительной выдержки в однофазной b- фазовой области с последующим медленным печным охлаждением, имитирующим условия охлаждения объемного слитка. Испытания на сжатие, выполненные в ин- тервале температур 700–1000°С, показали, что прочностные свойства легирован- ных бором сплавов заметно превышают прочностные свойства нелегированного сплава. В интервале температур 650–700°С были выполнены эксперименты по все- сторонней изотермической ковке сплавов ВТ8 и ВТ8-0.4В (вес.%). Установлено, что присутствие боридов способствует некоторому ускорению кинетики рекри- сталлизации, а сами бориды в процессе деформации дробятся. Отжиг при темпера- турах b-фазовой области деформированных образцов сплавов ВТ8 и ВТ8- 0.4вес.%В обнаружил высокую стабильность размера b-зерен в сплаве, легирован- ном бором, в отличие от нелегированного сплава. Легирование бором обсуждается с точки зрения повышения эффективности деформационной обработки и конечных служебных свойств двухфазных титановых сплавов.

Дата добавления: 2017-01-14