Саркеева А.А.1, Круглов А.А.1, Астанин В.В.1,2, Большаков Б.О.2, Лутфуллин Р.Я.1

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6 ПРИ УДАРНОМ ИЗГИБЕ

1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, Уфа, Россия

2Уфимский государственный авиационный технический университет,

Уфа, Россия

[email protected]

Титановые сплавы находят широкое применение в различных отраслях про- мышленности благодаря малому удельному весу, высоким значениям удельной прочности и коррозионной стойкости. При этом структура, сформированная в ре- зультате деформационно-термических обработок, определяет многообразный ком- плекс механических свойств. Уникальные изменения в свойствах наблюдают при переводе материала в наноструктурное (НС) состояние. Формирование нанострук- туры в титановом сплаве ВТ6 обеспечивает повышение на 20–30% прочностных характеристик при нормальной температуре и проявление эффекта низкотемпера- турной сверхпластичности [1]. При этом наноструктура приводит к определенному снижению при нормальной температуре таких характеристик, как пластичность и ударная вязкость. Для понимания механического поведения при разрушении поле- зен анализ результатов экспериментов по зарождению и распространению трещи- ны. Однако, в литературе количественные данные по вязкости, работе зарождения и распространения трещины при ударном нагружении титановых сплавов с сис- темной привязкой к их структурному состоянию практически отсутствуют.

Цель данной работы – изучить механическое поведение при ударном нагру- жении титанового сплава ВТ6 в различных структурных состояниях.

В качестве материала использовали двухфазный титановый сплав ВТ6 в трех состояниях: наноструктурном, мелкозернистом (МЗ) и крупнозернистом (КЗ) с пластинчатой морфологией фаз. Механические испытания на ударный изгиб про- водили на вертикальном копре Instron CEAST 9350, используя стандартные образ- цы с U -образным надрезом.

Результаты механических испытаний показали, что максимальную ударную вязкость проявил сплав в КЗ состоянии, минимальную - в НС состоянии. Анализ диаграмм нагружения при ударном изгибе образцов позволил определить количе- ственные значения работы зарождения и распространения трещины. Выявлено, что с уменьшением размеров структурных составляющих в сплаве ВТ6 работа зарож- дения трещины повышается на 55%, с 17,6 до 27,3 Дж, тогда как работа распро- странения понижается на 70%. При этом величина ударной вязкости снижается на

~ 20%. Фрактографические исследования свидетельствуют о связи структуры с ха- рактером разрушения испытанных образцов. Полученные результаты могут быть использованы для обеспечения высокой конструкционной прочности в изделиях ответственного назначения из титанового сплава, типа сосуда давления или полой лопатки авиационного двигателя.

1. G.A. Salishchev, R.M. Galeyev, O.R. Valiakhmetov, R.V. Safiullin, R.Ya. Lutfullin, O.N. Senkov, F. H. Froes, O.A. Kaibyshev, Development of Ti-6Al-4V sheet with low temperature superplastic properties, Journal of Materials Processing Technology, 116 (2001) 265-268.

Дата добавления: 2017-01-14