Микроструктура и механические свойства композита ВТ25У/TiB, полученного in situ с помощью литья и подвергнутого горячей ковке

Р.А. Гайсин1, В.М. Имаев1, Р.М. Имаев1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов РАН
Аннотация
Работа посвящена исследованию микроструктуры и механических свойств коротковолокнистого композиционного материала на основе Ti/TiB, приготовленного in situ с использованием обычного литья. В качестве матрицы был использован двухфазный титановый сплав ВТ25У, к которому добавляли бор в количестве 1,5 вес.%, признанном оптимальным, что соответствовало 8 об.% TiB-волокон. Для получения преимущественной ориентации боридов и наиболее жаропрочного состояния матрицы применяли горячую изотермическую ковку в двух направлениях с постепенным вытягиванием деформируемой заготовки вдоль третьего направления с последующим отжигом в β- и (α+β)-фазовой области. Для нового композиционного материала ВТ25У/TiB вдоль преимущественной ориентации TiB-волокон были выполнены механические испытания на растяжение, а также испытания на ползучесть. Для сравнения аналогичные испытания были выполнены и для матричного сплава после подобной деформационно-термической обработки. Композиционный материал показал повышенные (на 22-50%) прочностные свойства и существенно более высокое сопротивление ползучести при Т=550-600°С по сравнению с матричным сплавом при сохранении приемлемой пластичности (δ=3% при комнатной температуре). По удельной прочности при Т=500-700°С композит ВТ25У/TiВ превосходит не только ВТ25У, но и все традиционные титановые сплавы с рабочей температурой Т=500-600°С. Микроструктурные исследования свидетельствуют о сохранении высокой адгезионной прочности границ между матрицей и TiB-волокнами с повышением температуры испытания до Т=700°С, что коррелирует с полученными механическими свойствами. Изучение поверхности разрушения показало, что разрушение композита ВТ25У/TiB начинается с TiB-волокон с последующим вязким разрушением матрицы.
Получена: 15 мая 2017   Исправлена: 17 мая 2017   Принята: 17 мая 2017
Просмотры: 51   Загрузки: 18
Ссылки
1.
Group of authors, ed. by Ju. S. Karabasov. New Materials. Мoscow. MISiS (2002) 736 p. (in Russian) [Новые материалы. Науч. ред. Ю. С. Карабасов. Москва. МИСИС (2002) 736 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.
K. S. R. Chandran, K. B. Panda, S. S. Sahay. JOM. 56 (5), 42 – 48 (2004).
4.
T. M. T. Godfrey, P. S. Goodwin, C. M. Ward-Close. Adv. Eng. Mater. 2 (3), 85 – 92 (2000).
5.
D. Hill, R. Banerjee, D. Huber, J. Tikey, H. L. Fraser. Scr. Mater. 52, 387 – 392 (2005).
6.
C. J. Zhang, F. T. Kong, L. J. Xu, E. T. Zhao, S. L. Xiao, Y. Y. Chen, N. J. Deng, W. Ge, G. J. Xu. Mater. Sci. Eng. A. 556, 962 – 969 (2012).
7.
I. Sen, L. Maheshwari, S. Tamirisakandala, D. B. Miracle, U. Ramamurty. Mater. Sci. Eng. A. 518, 162 – 155 (2009).
8.
O. M. Ivasishin, R. V. Teliovych, V. G. Ivanchenko, S. Tamirisakandala, D. B. Miracle. Metall. Mater. Trans. A. 39, 402 – 416 (2008).
9.
C. Zhang, F. Kong, Sh. Xiao, H. Niu, L. Xu, Y. Chen. Mater. Des. 36, 505 – 510 (2012).
10.
M. J. Koo, J. S. Park, M. K. Park, T. K. Kyung, and S. H. Hong. Scr. Mater. 66, 487 – 490 (2012).
11.
B. Wang, L. J. Huang, L. Geng. Mater. Sci. Eng. A. 558, 663 – 667 (2012).
12.
X. Guo, L. Wang, M. Wang, J. Qin, D. Zhang, W. Lu. Acta Mater. 60, 2656 – 2667 (2012).
13.
V. M. Imayev, R. A. Gaisin, R. M. Imayev. Mater. Sci. Eng. A. 641, 71 – 83 (2015).
14.
B. Wang, L. J. Huang, H. T. Hu, B. X. Liu, L. Geng. Mater. Character. 103, 140 – 149 (2015).
15.
C. Zhang, X. Li, S. Zhang, L. Chai, Z. Chen, F. Kong, Y. Chen. Mater. Sci. Eng. A. 684, 645 – 651 (2017).
16.
F. Ma, S. Lu, P. Liu, W. Li, X. Liu, X. Chen, K. Zhang, D. Pan, W. Lu, D. Zhang. J. Alloy. Compd. 695, 1515 – 1522 (2017).
17.
H. B. Feng, Y. Zhou, D. C. Jia, Q. C. Meng, J. C. Rao. Cryst. Growth Des. 6, 1626 – 1630 (2006).
18.
H. Fukuda, T. W. Chou. J. Mater. Sci. 16, 1088 – 1096 (1981).