Нормальный модуль упругости титанового сплава ВТ6С и его чувствительность к изменению структуры

Р.Я. Лутфуллин1, Е.А. Трофимов2
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Ст. Халтурина 39, Уфа, 450001, Россия
2Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Халтурина 39, 450001, Уфа, Россия
Аннотация
Значения нормального модуля (Юнга) упругости (Е), измеренные в двухфазных титановых сплавах типа ВТ6 (аналоги зарубежного сплава Ti-6Al-4V), согласно сведениям из научно-технической литературы могут варьироваться от 90 до 145 ГПа. Модуль упругости входит в основные уравнения конструкционной прочности материала. Поэтому наблюдаемый широкий разброс создает проблему корректного выбора значения Е при проведении прочностных расчетов авиационных конструкций ответственного назначения, а также ставит под сомнение точность расчетных моделей, подразумевающих постоянство и структурную нечувствительность нормального модуля упругости используемого сплава. Отсутствие системных научных данных определило актуальность проведения экспериментов, позволяющих оценить стабильность упругих и прочностных свойств в двухфазных титановых сплавах типа ВТ6 после длительного нахождения их при температуре проявления сверхпластической деформации, составляющей 900 °С. Проведенные эксперименты показали, что длительный вакуумный отжиг в течение 50 часов при 900 °С листовых заготовок из титанового сплава ВТ6С с исходным средним размером зерен 1 мкм приводит к заметному снижению (~14% в продольном направлении) нормального модуля упругости. Средний размер зерен в процессе 50-и часового отжига увеличился до 6 мкм. Наряду с уменьшением упругих свойств, выявлено также заметное понижение (на ~ 14%) предела прочности при комнатной температуре. Вакуумный отжиг при 900 °С сохраняет имеющуюся в исходном листе ярко выраженную анизотропию механических свойств, наследуемую из-за слабого изменения исходной кристаллографической текстуры. Выявленный характер изменения механических свойств в листах титанового сплава ВТ6С после вакуумного отжига коррелирует со структурными изменениями, включая изменения фазового состава и кристаллографической текстуры.
Получена: 11 ноября 2016   Исправлена: 14 февраля 2017   Принята: 15 февраля 2017
Просмотры: 361   Загрузки: 122
Ссылки
1.
V. S. Zolotorevski. Mechanical properties of metals: Tutorial for universities. M., Metallurgy, 1983. 352 p. (in Russian) [В. С. Золоторевский. Механические свойства металлов: Учебник для вузов. М., Металлургия, 1983. 352 с.]
2.
G. E. Fougere, L. Riester, M. Ferber, et al. Mat. Sci. Eng. A204, 1 – 6 (1995), Doi: 10.1016 / 0921 – 5093 (95) 09927 – 1
3.
M. I. Alymov. Technology metals. 3, 8 (2000) (in Russian) [М. И. Алымов. Технология металлов. 3, 8 (2000)]
4.
N. I. Noskova, R. R. Mulyukov. Submicrocrystalline and nanocrystalline metals and alloys. Ekaterinburg, UB RAS, 2003. 279 p. (in Russian) [Н. И. Носкова, Р. Р. Мулюков. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы. Екатеринбург, УрО РАН, 2003. 279 с.]
5.
O. R. Valiakhmetov, R. M. Galeyev, R. M. Imayev, et al. Nanotechnologies in Russia. 5 (1-2) 102 (2010). Doi: 10.1134 / S1995078010010118
6.
O. A. Kaibyshev. Superplasticity of commercial alloys. M., Metallurgy, 1984. 264 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев. Сверхпластичность промышленных сплавов. М., Металлургия, 1984. 264 с.]
7.
G. A. Salischev, R. M. Galeyev, O. R. Valiakhmetov, et al. Journal of Materials Processing Technology. 116 (2-3) 265 (2001). Doi: 10.1016 / S0924–0136 (01) 01037 – 8
8.
S. A. Saltykov. Stereometric metallography. M., Metallurgy, 1976. 272 p. (in Russian) [С. А. Салтыков. Стереометрическая металлография. М., Металлургия, 1976. 272 с.]
9.
E. A. Trofimov, R. U. Shayakhmetov, R. Ya. Lutfullin. Advanced materials. Special issue (15) 124 (2013). (in Russian) [Е. А. Трофимов, Р. У. Шаяхметов, Р. Я. Лутфуллин. Перспективные материалы. Специальный выпуск (15). 124 (2013)]
10.
R. Ya. Lutfullin, O. A. Kaibyshev, O. R. Valiakhmetov, et al. Journal of Advanced materials. 10 (4) 326 (2003).
11.
R. Ya. Lutfullin, M. Kh. Mukhametrakhimov. Metal science and heat treatment. 2 11 (2006). Doi: 10.1007 / s11041‑006‑0043‑9
12.
E. A. Trofimov, R. Ya. Lutfullin, R. M. Kashaev. Letters on materials. 5 (1) 67 (2015). Doi: 10.22226 / 2410‑3535‑2015‑1‑67‑69
13.
E. A. Trofimov, T. R. Lutfullin, V. D. Sitdikov, R. M. Kashaev. Materials of the Russian Science Conference «Mavlutova reading», vol. 7. Ufa. (2016) p. 126 – 128. (in Russian) [Е. А. Трофимов, Т. Р. Лутфуллин, В. Д. Ситдиков, Р. М. Кашаев. Труды Российской научно-технической конференции «Мавлютовские чтения», том 7. Уфа. 2016. С. 126 – 128.]
14.
I. Sen, U. Ramamurty. Scripta Materialia. 62 37 (2010). Doi: 10.1016 / j.scriptamat.2009.09.022
15.
I. P. Semenova, L. R. Saitova, R. K. Islamgaliev, et al. The Physics of Metals and Metallography. 100 (1) 66 (2005).
16.
ASTM F 2066 Standart Specification for Wrought Titanium-15Molybdenum Alloy for Surgical Implant Applications (UNS R58150) — Annual Book of ASTM Standarts, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2013. 5 p.
17.
S. Ya. Betsofen, V. G. Smirnov, A. A. Ashmarin, A. A. Shaforostov. Titanium. 2 16 (2010) (in Russian) [С. Я. Бецофен, В. Г. Смирнов, А. А. Ашмарин, А. А. Шафоростов. Титан. 2 16 (2010)].