О необычно высокой прочности двухфазного титанового сплава на основе ВТ8, высоколегированного цирконием

Р.А. Гайсин1, В.М. Имаев1, Э.Р. Гайсина1, Р.А. Шаймарданов1, Р.М. Имаев1
1Институт проблем сверхпластичности металлов РАН, ул. Халтурина 39, 450001, Уфа, Россия
Аннотация
Рассматривается новый двухфазный титановый сплав на основе ВТ8 и его механические свойства. Представлена  микроструктура сплава ВТ8-20Zr-0,1B после всесторонней изотермической ковки (а), закалки (b) и старения (с).В статье рассматривается новый двухфазный титановый сплав на основе ВТ8 (Ti-6,5Al-3,3Mo-0,3Si) состава ВТ8-20Zr-0,1B (вес. %). Установлено, что модифицирование бором обеспечивает измельчение размера исходных β-зерен и α/β колоний в слитке примерно на порядок, а легирование цирконием дополнительно измельчает размер колоний в слитке. Легирование сплава ВТ8 цирконием в количестве 20 вес.% снижает температуру α+β→β превращения примерно на 100°С, что вместе с измельчением структуры слитка способствует улучшению деформируемости сплава при повышенных температурах. После всесторонней изотермической ковки при температуре α+β фазовой области (Т = 800°С) и упрочняющей термической обработки прочность сплава ВТ8-20Zr-0,1B при 20-500°С оказалась на 30-40% выше прочности ВТ8 после аналогичной обработки при близких значениях пластичности, что дает основание причислить полученный сплав к сверхпрочным титановым сплавам. Для сплава ВT8-20Zr-0,1B были достигнуты следующие свойства при растяжении: σВ = 1560 МПа и δ = 4% при комнатной температуре, σВ = 1230 МПа и δ = 14% при Т = 500°С. Достигнутая удельная прочность при Т = 500°С (σВ/ρ ≈ 248 МПа/г×см-3) является рекордной при этой температуре для известных титановых сплавов. Установлено, что закалка сплава в воду от температур β фазовой области приводит к мартенситному β→α″ превращению с сохранением остаточной β-фазы, а последующее старение - к формированию тонкодисперсной пластинчатой структуры с нанометрической толщиной пластин, обеспечивающей значительное упрочнение.
Получена: 21 октября 2016   Исправлена: 31 октября 2016   Принята: 31 октября 2016
Просмотры: 84   Загрузки: 26
Ссылки
1.
Metallography of Titanium Alloys. Ed. by N. F. Anoshkin. Moscow. Metallurgy (1980) 464 p. (in Russian) [Металлография титановых сплавов. Под ред. Н. Ф. Аношкина М. «Металлургия», (1980) 464 с.].
2.
A. A. Il’in, B. A. Kolachev, I. S. Pol’kin. Titanium alloys. M. VILS-MATI. (2009) 519 p. (in Russian) [А. А. Ильин, Б. А. Колачев, И. С. Полькин. Титановые сплавы. М. ВИЛС-МАТИ. (2009) 519 с.].
3.
C. Leyens, M. Peters, «Titanium and Titanium Alloys, Fundamentals and Applications». Weinheim, Germany (2003) 513 p.
4.
A. I. Khorev. Technology of mechanical engineering. 6, 5 – 8 (2012) (in Russian) [А. И. Хорев. Технология машиностроения. 6, 5 – 8 (2012)].
5.
R. Jing, S. X. Liang, C. Y. Liu, M. Z. Ma, X. Y. Zhang, R. P. Liu. Mater. Sci. Eng. A. 552, 295 – 300 (2012).
6.
R. Jing, S. X. Liang, C. Y. Liu, M. Z. Ma, R. P. Liu. Mater. Sci. Eng. A. 559, 474 – 479 (2013).
7.
J. Zhu, A. Kamiya, T. Yamada, W. Shi, K. Naganuma. Mater. Sci. Eng. A. 339, 53 – 62 (2003).
8.
R. Srinivasan, D. Miracle, S. Tamirisakandala. Mater. Sci. Eng. A. 487, 541 – 551 (2008).
9.
S. Roy, A. Sarkar, S. Suwas. Mater Sci Eng: A. 528, 449 – 458 (2010).
10.
R. A. Gaisin, V. M. Imayev, R. M. Imayev, E. R. Gaisina. Letters on Materials. 5 (2), 124 – 128 (2015). (in Russian) [Р. А. Гайсин, В. М. Имаев, Р. М. Имаев, Э. Р. Гайсина. Письма о материалах. 5 (2), 124 – 128 (2015)].
11.
V. M. Imayev, R. A. Gaisin, R. M. Imayev. Mater. Sci. Eng. A. 641, 71 – 83 (2015).
12.
C. Lin, G. Yin, Y. Zhao, P. Ge, Z. Liu. Mater. Chem. Phys. 125, 411 – 417 (2011).
13.
J. Soyama, M. Oehring,W. Limberg, T. Ebel, K. U. Kainer, F. Pyczak. Mater. Design. 84, 87 – 94 (2015).