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

Получена: 11 ноября 2016; Исправлена: 14 февраля 2017; Принята: 15 февраля 2017
Цитирование: Р.Я. Лутфуллин, Е.А. Трофимов. Нормальный модуль упругости титанового сплава ВТ6С и его чувствительность к изменению структуры. Письма о материалах. 2017. Т.7. №1. С.12-16
BibTex   DOI: 10.22226/2410-3535-2017-1-12-16

Аннотация на русском языке

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.

Ссылки (17)

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)].