Введение 13
1. Взаимодействие водорода с субмикрокристаллическими материалами 15
1.1. Основные методы формирования СМК состояния 15
1.2. Изменения свойств сплавов титана после ИПД 17
1.3. Взаимодействие водорода с титаном и его сплавами 21
2. Материал и методы исследования 23
2.1. Механическое шлифование 24
2.2. Механическое полирование 25
2.3. Травление 25
2.4 Полирование 27
2.5. Рентгеноструктурный анализ 29
2.6. Метод Сиверста 31
2.7. Изменение концентрации водорода 32
2.8. Методика измерения и расчёта микротвердости материала 35
3. Экспериментальные результаты и их обсуждение 37
3.1. Влияние водорода на структуру титанового сплава Ti-6Al-4V 37
3.2. Влияние водорода на микротвердость титанового сплава Ti-6Al-4V ... 47
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 54
4.1. Составление перечня работ 54
4.2. Определение трудоемкости работ 55
4.3. Построение графика работ 59
4.4. Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 62
4.4.1. Расчет материальных затрат НТИ 62
4.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
(экспериментальных) работ 63
4.4.3 Основная и дополнительная заработная плата исполнителей темы 64
4.4.4 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления) 67
4.4.5 Накладные расходы 67
4.4.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта
68
4.5. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, социальной и экономической эффективности исследования 69
5. Социальная ответственность 72
5.1 Техногенная безопасность 72
5.2 Региональная безопасность 74
5.3 Организационные мероприятия обеспечения безопасности 75
5.4. Особенности законодательного регулирования проектных решений ... 76
5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 78
Заключение 80
Список использованных источников 82
Данная работа посвящена исследованию влияние водорода на структурно-фазовое состояние и механические свойства сплава Ti-6Al-4V. Этот сплав относится к двухфазных (а+Р) титановым сплавам.
В настоящее время такие сплавы составляют около 90% используемых в промышленности сплавов титана. Например, в области медицины и аэрокосмической промышленности, сплав титана является очень важным материалом [1]. Титан также применяется в газотурбинных двигателях, а именно в турбовентиляторных двигателях. Титановый сплав используется в основном для производства авиационных двигателей корпуса, воздухозаборники и другие части. В других районах страны, титановый сплав используется в основном для промышленных химических веществ, транспорте, машиностроении, а также производстве некоторых бытовых приборов. В области автомобилестроения сплавы титана применяются для изготовления шатунов, впускных клапанов и выходных клапанов. Титан обладает средней твердостью и высокими температурными свойствами, поэтому он также может быть использован для автомобильных двигателей. Титан и его могут также быть совместимы с живой тканью, а значит, что титановые сплавы также могут быть использованы в медицине. Титан обладает высокой прочностью и может быть полностью совместимы с человеческим телом, что означает, что титан может быть использован для изготовления протезов и человеческие зубы [2].
Сплав титана плохо проводит тепло, потому что он имеет низкий коэффициент теплопроводности, но он является значительным электросопротивлением. Коэффициент линейного расширения титана ниже, чем магний, алюминий, медь, железо, никель. Титан и его сплавы не имеют ферромагнитные свойства, он имеет парамагнитный свойство. Титан высокой чистоты, имеет низкую прочность и высокую пластичность [3-4]. Для того, чтобы сформировать необходимые механические свойства сплава получают сплав титана с Al, V, Mn, Cr, Fe и некоторыми другими элементами. Составляющие элементы и их количество будут сильно влиять на свойства сплава. Сопротивление разрыву титановых сплавов, используемых в промышленности изменяется в диапазоне от 400 МПа (малолегированные мягкие сплавы) до 1600 МПа (высоколегированные термически упрочненные сплавы) [5].
Механические свойства этих сплавов существенно зависят от микроструктуры и фазового состава. Эффективным способом повышения механических свойств титановых сплавов указанного типа, в том числе и сверхпластичных, является измельчение зерна [6]. Известно [7-11], что формирование в титановых сплавах методами интенсивной пластической деформации (ИПД) ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры приводит к повышению их механических свойств при комнатной температуре и снижению температурного и повышению скоростного интервалов проявления сверхпластично сти.
Таким образам, целью работы было исследование влияния наводороживания и дегазации на структурно-фазовое состояние и механические свойства титанового сплава Ti-6Al-4V.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. подготовить образцов титанового сплава Ti-6Al-4V в мелкозернистом и ультрамелкозернистом состояниях.
2. провести анализ структуры образцов титанового сплава Ti-6Al-4V в мелкозернистом и ультрамелкозернистом состояниях после наводороживания с помощью метода рентгеноструктурного анализа.
3. выполнить измерение микротвердости образцов титанового сплава Ti-6Al-4V в мелкозернистом и ультрамелкозернистом состояниях до и после наводороживания с помощью методом Виккерса.
Сплав ВТ6 в УМЗ состоянии после получения методом прессования со сменой оси деформации, средний размер зерна равно 0.29 мкм, а сплав ВТ6 в МЗ состоянии - около 12 мкм. Скорость сорбции водорода образцами сплава в УМЗ состоянии существенно (~16 раз) выше, чем для образцов сплава в МЗ состоянии. Формирование УМЗ структуры приводит к изменению объемных долей аир фаз, уменьшению параметров решетки а фазы. Это свидетельствует о том, что в результате прессования текстура в направлении [002] исчезает. Согласно данным рентгеноструктурного анализа при наводороживании МЗ сплава Ti-6Al-4V до концентраций 0,0215 и 1,25 % текстура в направлении [002] сохраняется.
При наводороживании сплава до низкой концентрации, для сплава в МЗ состоянии, объемная доля а фазы уменьшается, а Р фазы увеличивается по сравнению с исходным состоянием. Для УМЗ сплава, объемная доля а фазы увеличивается, а Р фазы - уменьшается. После насыщения водородом в УМЗ сплаве наблюдается значительное увеличение параметра решетки Р фазы.
Микротвердость сплава Ti-6Al-4V в МЗ состоянии после отжига меньше, чем образца сплава Ti-6Al-4V в исходном МЗ состоянии. Облучение и наводороживание до низкой концентрации приводит к уменьшению микротвердости, в то время как после наводороживания до высокой концентрации микротвердость увеличивается. Это может быть связано с изменением соотношения объемных долей а и Р фаз при наводороживании до различных концентраций, а также выделением гидридов.
Наводороживания сплава Ti-6Al-4V в УМЗ состоянии до низкой и высокой концентрации приводит к увеличению микротвердости по сравнению со сплавом Ti-6Al-4V в исходном УМЗ состоянии. Однако после облучения микротвердость УМЗ сплава Ti-6Al-4V уменьшается. Это может быть обусловлено уменьшением в процессе облучения концентрации водорода до значений, близких к техническим стандартам для данного сплава, и изменением объемных долей а и Р фаз.
Социальная ответственность представляет диалектическую взаимосвязь между лицом (работодателем) и обществом (работником), характеризующаяся взаимными правами и обязанностями по выполнению социальных норм и наложением воздействия в случае ее нарушения. На основе рассмотрения безопасности в процессе выполнения работы, было ясно, что студент-будущий руководитель должен нести социальную ответственность за принимаемые решения.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
