Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние параметров кристаллической решетки поверхностного газонасыщенного слоя на пластичность титановых сплавов при испытании на растяжение

М. С. Калиенко, А. В. Волков, А. В. Желнина, М. О. Ледер, П. Е. Панфилов

Аннотация


Исследованы листы из титановых сплавов ВТ18У и Ti6Al7Nb после изотермического отжига при 560 °C в течение 1000 ч в воздушной атмосфере. Проведено испытание образцов на растяжение. Обнаружено существенное различие относительного удлинения образцов сплавов ВТ18У и Ti6Al7Nb в окисленном состоянии. Проведены металлографический, фракторгафический и рентгеноструктурный анализы для выявления основных параметров, влияющих на пластичность сплавов в окисленном состоянии. Определено влияние поверхностного газонасыщенного слоя на механические свойства рассмотренных титановых сплавов и выявлены факторы, влияющие на пластичность окисленных образцов при испытании на растяжение.

Ключевые слова


титановые сплавы; окисление; относительное удлинение; параметры кристаллической решетки; объем элементарной ячейки; titanium alloys; oxidation; elongation; crystal lattice parameters; volume of elementary cell

Полный текст:

PDF

Литература


Солонина О. П., Глазунов С. Г. Титановые сплавы. Жаропрочные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1976. 448 с.

Пульцин Н. М. Взаимодействие титана с газами. М.: Металлургия, 1969. 216 с.

Лазарев Э. М., Корнилова З. И., Федорчук Н. М. Окисление титановых сплавов. М.: Наука, 1985. 140 с.

Garbacz H., Lewandowska M. Microstructural changes during oxidation of titanium alloys // Materials Chemistry and Physics. 2003. No. 81. P. 542 - 547.

McReynolds K. S., Tamirisakandala S. A Study on alpha-case depth in Ti - 6Al - 2Sn - 4Zr - 2Mo // Metall. Mater. Trans. A. 2011. V. 42. P. 1732 - 1736.

Gaddam R., Sefer B., Pederson R., Antti M.-L. Oxidation and alpha-case formation in Ti - 6Al - 2Sn - 4Zr - 2Mo alloy // Materials Characterization. 2015. No. 99. P. 166 - 174.

Samimi P., Ghamarian I., Brice D. et al. Collins On the influence of compositional variations on the oxidation performance and oxygen-induced phase transformations in Ti-based systems // Proceedings of the 13th World Conference on Titanium. The Minerals, Metals & Materials Society. San Diego, 2015. P. 1521 - 1526.

Калиенко М. С., Волков А. В., Желнина А. В. Исследование газонасыщенного слоя в титановых сплавах после изотермического отжига // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84, № 3. С. 32 - 35.

Bania P. J. Next generation titanium alloys for elevated temperature service // ISIJ International. 1991. V. 31, No. 8. P. 840 - 847.

Geary B., Bolam V. J., Jenkins S. L., Davies D. P. High temperature titanium sheet for helicopter exhaust applications // Titanium'1995: Science and Technology. Proc. 8th World Conf. of Titanium. Birmingham, 1995. P. 1638 - 1645.

Fukai H., IIzumi H., Minakawa K., Ouchi C. The effect of the oxygen-enriched surface layer on mechanical properties of α + β type titanium alloys // ISIJ International. 2005. V. 45, No. 1. P. 133 - 141.

Chan R. S., Koike M., Johnson B. W., Okabe T. Modeling of alpha-case formation and its effects on the mechanical properties of titanium alloy castings // Metall. Mater. Trans. 2008. V. 39A. P. 171 - 180.

Pilchak A. L., Porter W. J., John R. Room temperature fracture processes of a near-α titanium alloy following elevated temperature exposure // J. Mater Sci. 2012. No. 47. P. 7235 - 7253.

Gaddam R., Antti M.-L., Pederson R. Influence of alpha-case layer on the low cycle fatigue properties of Ti - 6Al - 2Sn - 4Zr - 2Mo alloy // Materials Science & Engineering A. 2014. V. 599. P. 51 - 56.

Kwasniak P., Muzyk M., Garbacz H., Kurzydlowski K. J. Influence of oxygen content on the mechanical properties of hexagonal Ti - First principles calculations // Materials Science & Engineering A. 2014. V. 590. P. 74 - 79.

Davies P. et al. The effect of elevated temperature exposure on the mechanical properties of Ti834 // Proceedings of the 13th World Conference on Titanium. The Minerals, Metals & Materials Society. San Diego, 2015. P. 1625 - 1630.

Baillieux Jean, Archambeau Claude, Emile Philipe, Poquillon Dominique. Effect of the oxygen diffusion on the mechanical behavior of Ti - 6Al - 2Sn - 4Zr - 2Mo - 0,1Si alloy // Proceedings of the 13th World Conference on Titanium. The Minerals, Metals & Materials Society. San Diego, 2015. P. 1613 - 1618.

Shenoy R. N., Unnam J., Clark R. K. Oxidation and embrittlement of Ti - 6Al - 2Sn - 4Zr - 2Mo alloy // Oxidation of Metals. 1986. V. 26, No. 1/2. P. 105 - 123.

Gurrappa I. An oxidation model for predicting the life of titanium alloy components in gas turbine engines // Journal of Alloys and Compounds. 2005. No. 389. P. 190 - 197.

Parthasarathy T. A., Porter W. J., Boone S. et al. Life prediction under tension of titanium alloys that develop an oxygenated brittle case during use // Scripta Materialia. 2011. V. 65. P. 420 - 423.

Brockman R. A., Pilchak A. L., Porter W. J., John R. Estimation of grain boundary diffusivity in near-α titanium polycrystals // Scripta Materialia. 2011. No. 65. P. 513 - 515.

Tiley J., Shaffer J., Shiveley A. et al. The effect of lath orientations on oxygen ingress in titanium alloys // Metall. Mater. Trans A. 2014. No. 45. P. 1041 - 1048.

Satko D. P. et al. Effect of microstructure on oxygen rich layer evolution and its impacton fatigue life during high-temperature application of α/β titanium // Acta Materialia. 2016. No. 107. P. 377 - 389.

Kitashima T., Kawamura T. Prediction of oxidation behavior of near-α titanium alloys // Scripta Materialia. 2016. No. 124. P. 56 - 58.

Калиенко М. С., Ледер М. О., Волков А. В. и др. Исследование механических свойств и структуры листов из титановых сплавов ВТ8, ВТ18У и ВТ25У в термоупрочненном состоянии // Технология легких сплавов. 2017. № 4. С. 37 - 41.

Ильин А. А., Колачев Б. А., Полькин И. С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: Справочник. М.: ВИЛС - МАТИ, 2009. 520 с.

ISO 26146:2012. Метод металлографического исследования образцов после воздействия высокотемпературных коррозийных сред. Женева: Международная организация по стандартизации, 2012. 11 с.

Sha W., Malinov S. Titanium alloys: modelling of microstructure, properties and applications. Woodhead Publishing Limited. 2009. 569 p.

Wiedemann K. E., Shenoy R. N., Unnam J. Microhardness and lattice parameter calibrations of the oxygen solid solutions of unalloyed e-titanium and Ti - 6Al - 2Sn - 4Zr - 2Mo // Metall. Trans. A. 1987. V. 18A. P. 1503 - 1510.

Swarnakar A. K., Van der Biest O., Baufeld B. Thermal expansion and lattice parameters of shaped metal deposited Ti - 6Al - 4V // Journal of Alloys and Compounds. 2011. No. 509. P. 2723 - 2728.

Oh J.-M. et al. Oxygen effects on the mechanical properties and lattice strain of Ti and Ti - 6Al - 4V // Met. Mater. Int. 2011. V. 17, No. 5. P. 733 - 736.

Barkia B., Doquet V., Couziniй J. P. et al. In situ monitoring of the deformation mechanisms in titanium with different oxygen contents // Materials Science&Engineering. 2015. No. 636. P. 91 - 102.

Jaffee R. I. // Pro 9. Met. Phys. Z, 1968. P. 65.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2019.8.30-34


© Издательский дом «Фолиум», 1993–2021