ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 ОТКРЫТИЕ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ 6
1.2 ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ
СПЛАВОВ 7
1.3 ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ 10
1.4 СТАБИЛЬНОСТЬ СТРУКТУРЫ В ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ 12
1.5 ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ЖАРОПРОЧНЫЕ
СВОЙСТВА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 18
2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.1 МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.2 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.2.1 МЕТОДИКА ПОДГОТОВКИ ОБРАЗЦОВ К
МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКИМ ИССЛЕДОВАНИЯМ 21
2.2.2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ НА МИКРОТВЕРДОСТЬ
ОБРАЗЦА 22
2.2.3 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ
ПРОСВЕЧИВАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ 22
2.2.4 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ С ПОМОЩЬЮ
СКАНИРУЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ 23
2.5.5 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ТРУДА 23
3.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
3.1 МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЖАРОПРОЧНЫХ ВЭСов 24
3.2 МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
3.2.1 ПРОСВЕЧИВАЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ 26
3.2.1.1 МИКРОСТРУКТУРА СПЛАВОВ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ 26
3.2.1.2 ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ СПЛАВОВ В ХОДЕ ПРОКАТКИ 33
3.2.2 СКАНИРУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ 37
3.2.2.1 МИКРОСТРУКТУРА СПЛАВОВ В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ 37
3.2.2.2 ЭВОЛЮЦИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ СПЛАВОВ В ХОДЕ ПРОКАТКИ 40
3.3 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 50
3.3.1 МИКРОТВЕРДОСТЬ ВЭСов 50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Разработка новых конструкционных и функциональных материалов с высокими прочностными характеристиками является достаточно важной задачей материаловедения. К таким материалам относятся и новый класс сплавов - высокоэнтропийные сплавы (ВЭС), отличающиеся термодинамической стабильностью механических свойств [1-9]. К данному классу материалов относятся сплавы, содержащие 5 и более элементов, при этом атомная концентрация каждого элемента должна находиться в пределах от 5 до 35%. Предполагается, что устойчивость такой структуры достигается вследствие высокого значения энтропии смешения. Снижение свободной энергии за счет высокой энтропии смешения дает возможность получить простые структуры в многокомпонентных сплавах [5-7]. В результате этого ВЭС более термически стабильны и обладают большей прочностью по сравнению с традиционными сплавами [8,9].
Установлено, что высокотемпературные прочностные характеристики ВЭС определяются подбором элементов сплава, отличающихся атомными радиусами, температурой плавления, коэффициентами диффузии и их концентрацией Наличие разнородных атомов элементов с разными электронным строением, размерами и термодинамическими свойствами в кристаллической решетке твердого раствора замещения приводит к ее существенному искажению. Это способствует значительному
твердорастворному упрочнению и термодинамической стабильности свойств. Таким образом, получение ВЭСов обладающих комбинацией привлекательных свойств во многом зависит от состава и микроструктуры сплава.
Однако подходы, позволяющие предсказать формирование необходимой структуры на сегодняшний день, не в полной мере изучены. Еще одной неизученной стороной ВЭС является влияние холодной прокатки на эволюцию структуры и механические свойства. Следовательно, для получения простой или сложной многофазной структуры, обладающей оптимальными прочностными, пластическими и упругими свойствами, необходимы более тщательные исследования, направленные на изучение влияния легирования различными элементами и воздействия механической обработки на структуру и механические свойства высокоэнтропийных сплавов.
Таким образом, целью исследования является:
Установить влияние холодной прокатки на эволюцию структуры и механические свойства ВЭСов системы Ti-Zr-Hf-Ta-(Sn, Nb)
Для выполнения цели курсового проекта, были поставлены следующие задачи:
1. На основании анализа Bo-Md диаграммы для 0-титановых сплавов определить химические составы ВЭСов систем Ti-Zr-Hf-Ta-Nb и Ti-Zr- Hf-Ta-Sn в разных концентрациях;
2. Изучить эволюцию микроструктуры сплавов в ходе прокатки при комнатной температуре в интервале деформаций 10-20%;
3. Исследовать механические свойства сплавов систем Ti-Zr-Hf-Ta-Nb и Ti-Zr-Hf-Ta-Sn после деформации.
Но основе полученных результатов были сделаны следующие выводы:
1. Высокоэнтропийные сплавы на основе титана системы TI-Zr-Hf-Ta-
(Nb, Sn) в исходном состоянии имеют двухфазную структуру: 0- матрицу(ОЦК) и а" мартенсит(ромбическая решетка). Химический
состав двух фаз идентичен. Микроструктура сплавов представлена двойниками системы (332) [113].
2. Во всех исследуемых сплавах, в исходном состоянии, ширина мартенситной фазы и размер зерен одинаков. Угол орентации пластин при увеличении степени деформации не меняется, но за то происходит рост зерен, в сторону направления прокатки.
3. Эволюция микроструктуры сплавов связанна с развитием двойникования (TWIP эффект) и мартенситного превращения(ТЛ1Р эффект). Однако деформация двойникованием более развита в сплаве с Nb , тогда как в сплаве с содержанием Sn 2% более выражен TRIP эффект. Несмотря на теоретические предположения микроструктурные изменение происходящие при деформации в сплаве с содержанием Sn 5% идентичны эволюции структуры в сплаве с 2% Sn.
4. Микротвердость ВЭСов системы TI-Zr-Hf-Ta-(Nb, Sn) увеличиваются с увеличением деформации до степени 10%. Однако в сплавах с Sn наблюдается падение микротвердости до значений, демонстрируемых в исходном состоянии(313 и 335 HV) для сплавов с Sn 2% и 5% Sn.
5. Таким образом, подход, основанный на анализе диаграммы Bo-Md для титановых сплавов, является не совсем корректным для предсказания микроструктуры и деформационного поведения ОЦК ВЭСов обогащенных титаном.
