ВЕДЕНИЕ 3
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 4
1.1 Общие сведения об интерметаллидных сплавах на основе фаз y-TiAl и а-Т1зА1 4
1.2 Принципы легирования гамма сплавов 7
1.3 Влияние термической обработки на микроструктуру сплава 9
1.4 Механические свойства сплавов на основе гамма алюминида титана 10
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ 13
2.1 Материал исследования 13
2.2 Пробоподготовка 13
2.3 Термическая обработка и горячая деформация 14
2.5 Растровая электронная микроскопия 16
2.6 Просвечивающая электронная микроскопия 17
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 18
3.1 Анализ изменения фазового состава и количества фаз от температуры нагрева
сплава 18
3.2 Исследование фазовых превращений и критических точек в сплаве с помощью
экспериментальных методов исследования 20
3.3 Микроструктура и механические свойства литого сплава Ti-43,2A1-2V-1Nb-1Zr-
0,2Gd-0,2B 23
3.3 Исследование механических свойств сплава при испытании на растяжение 26
3.3 Исследование механических свойств сплава Ti-43,2Al-1,9V-1Zr-1,1Nb-0,2Gd-0,2B
при испытании на сжатие 39
3.4 Анализ экономической целесообразности проведения работ 49
ВЫВОДЫ 52
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 53
Современные передовые авиа и двигателестроительные корпорации уделяют пристальное внимание поиску новых конструкционных сплавов на основе гамма алюминида титана, которые бы сочетали в себе низкую плотность, стойкость к окислению, высокую удельную прочность и жаропрочность. Одними из наиболее перспективных материалов для практического применения, являются Р-затвердевающие сплавы на основе гамма алюминида титана. Они представляют собой многокомпонентные системы, которые помимо титана и алюминия могут содержать такие легирующие элементы, как Cr, Nb, Zr, Mo, V, Mn, W, Ta, B, C, S и РЗМ. Однако несмотря на то, что сплавы на основе y-TiAl обладают уникальным комплексом механических свойств в сочетании с низким удельным весом [1]. Проблемой применения этих сплавов остаются их низкая пластичность в широком интервале температур. Для повышения механических свойств и сохранения, при этом, требуемой жаропрочности необходимо решить вопросы, связанные с выбором конкретных композиций сплавов и структурных состояний, а также оптимизировать технологический процесс получения заготовки и режимы термической обработки.
Цель работы: исследование влияния термической и термомеханической обработки на микроструктуру и механические свойства сплава на основе у- TiAl легированного редкоземельным металлом
Для достижения поставленных целей в работе решались следующие задачи:
1. Смоделировать фазовую диаграмму сплава
2. Исследование влияния параметров микроструктуры на
механические свойства сплава
3. Исследование деформационного рельефа после испытаний на сжатие сплава с различным межпластинчатым расстояние
1. С помощью программного обеспечения ThermoCalc было проведено моделирование диаграммы состояния сплава Ti-43,2Al-2V-1Nb- 1Zr-0,2Gd-0,2B.Обнаружено расхождение температур с экспериментальными данными.
2. Исследование различных состояний сплава в диапазоне межпластинчатых расстояний 11-800 нм при близком размере пластинчатых колоний 19-24 мкм показало существенное их влияние на механические характеристики. Установлено, что максимальная пластичность (2,9%) сплава наблюдается при межпластинчатом расстоянии 100 нм. Уменьшение межпластинчатого расстояния ведет к росту прочности и снижению пластичности. Увеличение же его снижает как прочность, так и пластичность.
3. Исследование влияния размера колоний в пределах 22 - 50 мкм при межпластинчатом расстоянии 100 нм показало, что его уменьшение ведет к росту прочности и пластичности.
4. Представленные результаты демонстрируют изменение формирования деформационного рельефа на поверхности образцов с ростом межпластинчатого расстояния. Показано, что при Х~11 нм наблюдается формирование магистральной трещины уже е=5%, что не позволяет достигнуть высокой пластичности. При межпластинчатом расстоянии ~800 нм наблюдается локализация пластической деформации в пластинах у-фазы и активное трещинообразование. Обнаружено однородное протекание пластической деформации сплава при Х-100 нм, что позволяет сплаву деформироваться до значительно больших степеней деформации.
