Низкотемпературная сверхпластичность титанового сплава ВТ22

Получена: 29 июня 2019; Исправлена: 15 августа 2019; Принята: 17 сентября 2019
Цитирование: Е.Ю. Классман, В.В. Астанин. Низкотемпературная сверхпластичность титанового сплава ВТ22. Письма о материалах. 2020. Т.10. №1. С.10-15
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-1-10-15

Аннотация

Cканирующая зондовая микроскопия поверхности рабочей части образцов после сверхпластической деформации при температуре 550°С.Исследованы характеристики сверхпластичности (СП) листовых заготовок из титанового сплава ВТ22 с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой со средним размером зерен 0.3 мкм. УМЗ состояние было получено интенсивной пластической деформацией путем теплой изотермической прокатки при температуре 540°С, соответствующей температуре старения сплава ВТ22. Представлены результаты экспериментов по одноосному растяжению титанового сплава ВТ22 с УМЗ структурой при температурах 550 и 600°С в интервале скоростей деформации 10−4 с−1… 5 ·10−3 с−1. Показано, что измельчение зерен до УМЗ состояния приводит к снижению температуры проявления эффекта сверхпластичности в титановом сплаве ВТ22 примерно на 300°С. Нижняя температура, при которой выявили признаки СП для титанового сплава ВТ22 в УМЗ состоянии, составила 550°С. Для сравнения, титановый сплав ВТ22 с мелкозернистой структурой со средним размером зерен d ~ 2 мкм обладает традиционной СП при 860°С. Показано, что максимальная СП (коэффициент скоростной чувствительности напряжения течения m = 0.45 и относительное удлинение δ = 620%) наблюдается при 600°C. При температуре 550°С максимум СП приходится на скорость 10−4 с−1, а при повышении температуры до 600°С максимальные показатели смещаются в сторону больших скоростей деформации. Микроструктурные и фрактографические исследования эффекта низкотемпературной сверхпластичности УМЗ сплава ВТ22 выявили отсутствие резко выраженного укрупнения зерен при сверхпластической деформации. Разрушение образцов при исследованных температурах, вероятно, связано с растрескиванием оксидной плёнки и проникающим ростом трещин в объем образца в процессе испытания растяжением.

Ссылки (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).].

Другие статьи на эту тему

Закономерности разрушения титана ВТ1-0 и сплава циркония Э110 в ультрамелкозернистом, мелкозернистом и крупнокристаллическом состояниях при циклическом нагружении в гигацикловом режиме
О.Б. Наймарк, Ю.П. Шаркеев, А.М. Майрамбекова, М.В. Банников, А.Ю. Ерошенко, А.И. Ведерникова

Финансирование

1. в рамках государственного задания ИПСМ РАН - Reg. No. АААА-А17‑117041310221‑5