Тема: Исследование влияния легирующих элементов на процессы наплавки и свойства сплавов системы титан-алюминий

«Высокая коррозионная стойкость, коррозионно-механическая прочность, эррозионно-кавитационная стойкость, удельная прочность и ряд других физико-механических характеристик дают возможность выделить титановые сплавы как материалы, объединяющие в себе свойства различных материалов. Это допускает возможность из взаимосвариваемых титановых сплавов 1-2 марок создавать такие аппараты и механизмы, где по условиям эксплуатации требуется применение множества различных материалов, зачастую не имея возможности сваривать между собой или несовместимых, например, из -за контактной коррозии. Основным преимуществом конструкций из титана является их высокая надежность, обусловленная отсутствием коррозии в системах, малыми тепловыми деформациями из-за малого коэффициента теплового расширения, отсутствием струевой коррозии и т. п. История промышленного производства Ti мала, но уже в нынешнее время титановые сплавы перестали быть экзотическими материалами и стоят на равнее с широко известными конструкционными материалами.
Изготовление титановых сплавов не только увеличивается, но и совершенствуется. Качество сплавов повышается, снижается содержание вредных примесей, разрабатываются новые методы изготовления лигатур и других шихтовых материалов. Вместе с этим изменяются и свойства сплавов - увеличивается пластичность и вязкость, уменьшается чувствительность к надрезам и другим дефектам, упрощается технология их обработки. Поэтому композиции сплавов непрерывно улучшаются, и информация об их свойствах, опубликованная несколько лет назад, претерпевает существенные изменения».[10]
Купить

1. Управляя режимами наплавки алюминиевой присадочной проволоки на поверхность титана можно формировать наплавленные слои на основе интерметаллидных сплавов различного фазового состава, имеющих различный комплекс механических и эксплуатационных свойств.
2. Проведенные исследование показали, что при выбранных режимах наплавки формировался валик со стабильными геометрическими параметрами. Ширина наплавленного валика составляла 13,7-23,5 мм, Высота наплавленного валика изменялась в пределах 1-4,5 мм, Глубина проплавления составляла 2,7-5,7 мм
3. Механические и эксплуатационные свойства наплавленных сплавов системы титан-алюминий определяются содержанием алюминия. Максимальная твердость и износостойкость наблюдается в сплавах с содержанием алюминия 20-30%.
4. С увеличением содержания алюминия повышается жаростойкость наплавленных сплавов системы Ti-Al. Исследования жаростойкости при выдержки в течение 1250 часов при температуре 800°С показали, что потеря массы эталонного образца из титана составляла более 21,5%. Потеря массы наплавленных образцов с содержанием алюминия 20,5 % не превышала 11,9%, а с содержанием алюминия 35% не более 0,8%. В образцах с содержанием алюминия более 40% наблюдалось увеличение массы образцов, что связано с трудностью удаления оксидного слоя с поверхности образцов.
5. Комплекс механических свойств сплава системы Ti-Al был повышен с помощью дополнительного легирования кремнием, марганцем, никелем, цирконием. В качестве материала была использована присадочная проволока. Испытания показали, что твердость наплавленных образцов легированных кремнием достигает 57 HRC, тогда как с применением присадочной проволоки из технически чистого алюминия и присадочной проволоки АМц твердость образцов не превышает 38HRC. При легировании никелем интерметаллидов системы титан-алюминий при наплавке, наблюдается незначительное повышение трещиноустойчивости и твердости наплавленного металла. Твердость доходит до 51,5 HRC. Исследования интерметаллидов титан-алюминий, легированные проволокой AlMg4,5MnZr показали, что с увеличением содержания циркония и марганца возрастает трещиноустойчивость, но наблюдается снижение твердости. Проведенные испытания с термообработкой интерметаллида TiAl показали, что образцы, которые остывали на воздухе - повысили твердость на 7 единиц, с 35 до 42 HRC.
6. Относительная износостойкость находится в пределах 1-10. Максимальные значения наблюдаются при расходе Al проволоки около 2 м/мин, что соответствует содержанию Al в наплавленном валике - 15-20%. Дальнейшее увеличение содержания алюминия снижает трещиноустойчивость наплавленного металла, что приводит к появлению холодных трещин и, вследствие этого, в процессе абразивного износа интенсивно выкрашивается наплавленный металл, что уменьшает значения относительной износостойкости. Предварительный подогрев титана перед наплавкой привел к снижению количества трещин, но и уменьшил твердость и износостойкость наплавленного металла. Износостойкость образцов легированных кремнием показали самый высокий результат, в пределах 10 единиц. Самую высокую трещиноустойчивость показали образцы легированные марганцем и цирконием, при содержании марганца 0,12% и циркония 0,07%, снизили количество трещин вдвое.
Купить