Low-temperature superplasticity of VT22 titanium alloy

E.Y. Klassman, V.V. Astanin show affiliations and emails
Received 29 June 2019; Accepted 17 September 2019;
This paper is written in Russian
Citation: E.Y. Klassman, V.V. Astanin. Low-temperature superplasticity of VT22 titanium alloy. Lett. Mater., 2020, 10(1) 10-15
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-1-10-15

Abstract

Scanning probe microscopy of the surface of the working portion of the samples after superplasticity deformation at a temperature of 550°C.Characteristics of superplasticity (SP) of ultrafine-grained (UFG) sheets of VT22 titanium alloy with an average grain size of 0.3 µm are studied. The UFG microstructure was obtained by severe plastic deformation by means of warm isothermal rolling at a temperature of 540°С corresponding to the aging temperature of the VT22 alloy. The paper report on the results of experiments on uniaxial tension of UFG VT22 titanium alloy at the temperatures of 550 and 600°С at strain rates within the range of 10−4 s−1 to 5 ·10−3 s−1. It has been shown that the formation of the UFG microstructure leads to a decrease of the temperature of manifestation of the superplasticity effect in the VT22 titanium alloy by 300°С (the VT22 titanium alloy with a fine-grained structure with an average grain size d = 2 μm has a traditional SP at T = 860°С). It has been established that UFG VT22 titanium alloy displays superplastic properties at a temperature of 550 °C, and the maximum SP (a strain rate sensitivity factor m = 0.45, an elongation δ = 620%) is observed at 600°C. At a temperature of 550°C, the SP maximum is observed at strain rate of 10−4 s−1. An increase in the temperature to 600°C results in a shift in the maximum values of SP towards higher strain rates. Microstructural and fractographic studies of the low-temperature SP effect of the UFG VT22 alloy revealed the absence of significant grain coarsening during superplastic deformation. The failure of the samples at the studied temperatures is likely due to cracking of the oxide film and the penetration of cracks into the sample during the tensile test.

References (24)

1. R. R. Mulyukov, R. M. Imayev, A. A. Nazarov et al. Sverkhplastichnost' ul'tramelkozernistykh splavov: eksperiment, teoriya, tekhnologii. Moscow, Nauka (2014) 284 р. (in Russian) [Р. Р. Мулюков, Р. М. Имаев, А. А. Назаров и др. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов: эксперимент, теория, технологии. Москва, Наука (2014) 284 с.].
2. A. A. Arislanov, L. Yu. Goncharova, N. A. Nochovnaya, V. A. Goncharov. Proceedings of VIAM. 10, 4 (2015) (in Russian) [А. А. Арисланов, Л. Ю. Гончарова, Н. А. Ночовная, В. А. Гончаров. Труды ВИАМ. 10, 4 (2015).]. Crossref
3. Superplasticity in Advanced Materials-ICSAM-2006. (Ed. by K. F. Zhang). Harbin, China (2006) 864 p.
4. I. I. Ivanov, A. V. Sokolov, V. S. Sokolov, A. E. Shelest, A. R. Paltievich. Osnovy teorii obrabotki metallov davleniyem. Moscow, Forum: INFRA-M (2007) 40 p. (in Russian) [И. И. Иванов, А. В. Соколов, В. С. Соколов, А. Е. Шелест, А. Р. Палтиевич. Основы теории обработки металлов давлением. Москва, Форум: ИНФРА-М (2007) 144 с.].
5. V. A. Golenkov, A. M. Dmitriev, V. D. Kuhar, S. Yu. Radchenko, S. P. Yakovlev, S. S. Yakovlev. Spetsial'nyye tekhnologicheskiye protsessy i oborudovaniye obrabotki davleniyem. Moscow, Mashinostroyeniye (2004) 464 p. (in Russian) [В. А. Голенков, А. М. Дмитриев, В. Д. Кухарь, С. Ю. Радченко, С. П. Яковлев, С. С. Яковлев. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением. Москва, Машиностроение (2004) 464 с.].
6. O. A. Kaibyshev. Nauchnyye osnovy, dostizheniya i perspektivy sverkhplasticheskoy deformatsii. Ufa, Gilem (2000) 149 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев. Научные основы, достижения и перспективы сверхпластической деформации. Уфа, Гилем (2000) 149 с.].
7. E. Avtokratova, O. Sitdikov, O. Mukhametdinova, M. Markushev, S. V. S. N. Murty, M. J. N. V. Prasad, В. Р. Kashyap. Materials Science Forum. 830 - 831, 345 (2015). Crossref
8. A. N. Vargin, G. S. Burkhanov, N. C. Dung, V. I. Polkin. The International Scientific Journal. 6, 65 (2013). (in Russian) [А. Н. Варгин, Г. С. Бурханов, Н. C. Зунг, В. И. Полькин. Международный научный журнал. 6, 65 (2013).].
9. F. Z. Utyashev, G. I. Raab. Deformatsionnyye metody polucheniya i obrabotki ul'tramelkozernistykh i nanostrukturnykh materialov. Ufa, Gilem (2013) 376 p. (in Russian) [Ф. З. Утяшев, Г. И. Рааб. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов. Уфа, Гилем (2013) 376 с.].
10. R. Z. Valiev, I. V. Aleksandrov. Ob'yemnyye nanostrukturnyye metallicheskiye materialy: polucheniye, struktura i svoystva. Moscow, ECC “Academkniga” (2007) 398 p. (in Russian) [Р. З. Валиев, И. В. Александров. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства. Москва, ИКЦ «Академкнига» (2007) 398 с.].
11. R. Ya. Lutfullin, A. A. Kruglov, M. Mh. Mukhametrakhimov, O. A. Rudenko. Letters on materials. 5 (2), 185 (2015) (in Russian) [Р. Я. Лутфуллин, А. А. Круглов, М. Х. Мухаметрахимов, О. А. Руденко. Письма о материалах. 5 (2), 185 (2015).]. Crossref
12. O. A. Kaybyshev. Sverkhplastichnost' promyshlennykh splavov. Moscow, Metallurgiya (1984) 264 p. (in Russian) [О. А. Кайбышев. Сверхпластичность промышленных сплавов. Москва, Металлургия (1984) 264 с.].
13. R. R. Mulyukov, R. V. Safiullin, A. A. Kruglov, R. Ya. Lutfullin, A. A. Inozemtsev et al. Nanotekhnologii i nanomaterialy Permskogo kraya. Perm, CNTI (2009) 61 p. (in Russian) [Р. Р. Мулюков, Р. В. Сафиуллин, А. А. Круглов, Р. Я. Лутфуллин, А. А. Иноземцев и др. Нанотехнологии и наноматериалы Пермского края. Пермь, ЦНТИ (2009) 61 с.].
14. E. Yu. Klassman, P. A. Klassman, V. V. Astanin. Perspektivnye Materialy. 12, 218 (2011). (in Russian) [Е. Ю. Классман, В. В. Астанин, П. А. Классман. Перспективные материалы. 12, 218 (2011).].
15. I. V. Ratochka, E. V. Naydenkin, I. P. Mishin, O. N. Lykova. Letters on materials. 8(4s), 543 (2018). Crossref
16. E. Yu. Klassman, V. V. Astanin, P. A. Klassman.Perspektivnye Materialy. 7, 14 (2009). (in Russian) [Е. Ю. Классман, В. В. Астанин, П. А. Классман. Перспективные материалы. 7, 14 (2009).].
17. Patent RF № 2320771, 27.03.2008 (in Russian) [Патент РФ № 2320771, 27.03.2008].
18. R. Ya. Lutfullin, P. A. Klassman, E. Yu. Klassman. Polucheniye tonkikh listov titanovogo splava VT22 s ul'tramelkozernistoy strukturoy putem izotermicheskoy prokatki: Tekhnologicheskiye rekomendatsii TR - 48 INB - 16. Ufa, IMSP RAS (2016) 9 р. (in Russian) [Р. Я. Лутфуллин, П. А. Классман, Е. Ю. Классман. Получение тонких листов титанового сплава ВТ22 с ультрамелкозернистой структурой путем изотермической прокатки: Технологические рекомендации ТР - 48 ИНБ - 16. Уфа, ИПСМ РАН (2016) 9 с.].
19. E. N. Petrov, V. V. Rodionov, E. N. Kuzmin, R. Ya. Lutfullin, R. V. Safiullin. Yacheistyye konstruktsii. Snezhinsk, RFNC - VNIITF (2008) 176 p. (in Russian) [Е. Н. Петров, В. В. Родионов, Э. Н. Кузьмин, Р. В. Сафиуллин. Ячеистые конструкции. Снежинск, РФЯЦ-ВНИИТФ (2008) 176 с.].
20. A. R. Safiullin, R. V. Safiullin, F. F. Safin, A. Kh. Akhunova, S. V. Dmitriev. Perspektivnye Materialy. 15, 114 (2013) (in Russian) [А. Р. Сафиуллин, Р. В. Сафиуллин, Ф. Ф. Сафин, А. Х. Ахунова, С. В. Дмитриев. Перспективные материалы. 15, 114 (2013).].
21. G. A. Salischev, R. M. Galeyev, O. R. Valiakhmetov. Journal of Materials Processing Technology. 116, 165 (2001). Crossref
22. A. P. Zhilyaev, A. I. Pschenichnyuk. Sverkhplastichnost' i granitsy zeren v ul'tramelkozernistykh materialakh. Мoscow, FIZMATLIT (2008) 320 p. (in Russian) [А. П. Жиляев, А. И. Пшеничнюк. Сверхпластичность и границы зерен в ультрамелкозернистых материалах. Москва: ФИЗМАТЛИТ (2008) 320 с.].
23. R. Ya. Lutfullin, M. Kh. Mukhametrakhimov, A. A. Kruglov. Letters of materials. 3(4), 292 (2013) (in Russian) [Р. Я. Лутфуллин, М. Х. Мухаметрахимов, А. А. Круглов. Письма о материалах. 3 (4), 292 (2013).]. Crossref
24. A. V. Sisanbayev, A. A. Kruglov, R. Ya. Lutfullin, . Chemical Physics and Mesoscopy. 17(4), 595 (2015) p. (in Russian) [А. В. Сисанбаев, А. А. Круглов, Р. Я. Лутфуллин. Химическая физика и мезоскопия. 17(4), 595 (2015).].

Similar papers

Funding

1. according to the state assignment of IMSP RAS - № АААА-А17‑117041310221–5