Особливості одержання титанових сплавів системи Ti–Al–Si–Zr–Mo–Nb–Sn в умовах електронно-променевої ливарної технології
Processy litʹâ, 2020, Tom 140, №2, p.8-14
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2020.02.008Ключові слова:
жароміцні титанові сплави, система Ti–Al–Si–Zr–Mo–Nb–Sn, електронно-променева ливарна технологія, лиття титану та його сплавівАнотація
Отримано 04.05.2020
УДК 669.295:621.9.048
Робота присвячена питанню одержання жароміцного складнолегованого титанового сплаву системи Ti-Al-Si-Zr додатково легованих Mo, Nb та Sn в умовах електронно-променевої ливарної технології. На основі сучасних тенденцій розробки жароміцних титанових сплавів проведено аналіз розробок композицій, які працюють при температурах 600 0С та потенційно здатні працювати при температурах до 700 0С. Зроблено висновки, що відомі комерційні сплави, в яких реалізовано механізм твердо розчинного зміцнення, а також сплави на основі інтерметалідів мають ряд недоліків та не в повній мірі відповідають сучасним вимогам, які висуваються до даного класу матеріалів. Показано, що розробка і створення титанових сплавів, які можуть поєднувати в собі механізми твердорозчинного та силіцидного зміцнення є найбільш перспективним рішенням для значного підвищення їх високотемпературних характеристик. Одним із прикладів такої групи сплавів є композиція Ti-7Al-1Si-4Zr-1Mo-1Nb-1Sn, розроблена в ІПМ НАН України. Такий сплав є не надто вартісним та дещо легшим за існуючі аналоги. Виробництво готових виробів та напівфабрикатів з таких сплавів зазвичай здійснюється методами лиття, або за допомогою металургійної технології електронно-променевого переплаву. З огляду на експериментальний характер сплаву виникає потреба в дослідженні технологічних особливостей виплавки такого матеріалу, визначенні особливостей поведінки компонентів в процесі приготування розплаву та одержанні якісних заготовок для подальшої термомеханічної обробки та досліджень. Для вирішення цих задач найбільш доцільним є застосування електронно-променевої ливарної технології. В ході експериментів з виплавки експериментального сплаву визначено технологічні особливості приготування розплаву необхідного хімічного складу, серед яких основними були – процедура введення алюмінію та замішування елементів з високою густиною.
Посилання
Iliyin, А. А., Kolatchev, B. A., Polkin, I. S. (2009) Titanium alloys: Composition, structure, properties. Handbook. Moscow: VILS-MATI [in Russian].
Kolatchev, B. A., Ielagin, V. I., Ielagin, V. A. (2005) Metal science and heat treatment of non-ferrous metals and alloys. Moscow: MISiS [in Russian].
Firstov, S. O., Kulak, L. D., Kuzmenko, M. M., Shevchenko, O. M. (2019) Alloys of the Ti–Al–Zr–Si System Intended for Operation at High Temperatures. Materials Science. Vol. 54, Issue 6, pp. 783–788.
Xuesong Zhang, Yongjun Chen, Junling Hu (February, 2018) Recent advances in the development of aerospace materials. Progress in Aerospace Sciences. Vol. 97, pp. 22–34.
Antunes, R., Salvador, C. (2018) Materials Selection of Optimized Titanium Alloys for Aircraft Applications. Materials Research. Vol. 21, no. 2, pp. 1–9.
Kablov, Ye. N., Lukin, V. I. (2008) Intermetallides of titanium and nickel for products of new technology. Welding and related technologies, 11. pp. 76–82 [in Russian].
Ivanov, V. I., Yasinskyi, K. K. (1996) Efficiency of using heat-resistant alloys based on Ti3Al and TiAl intermetallics for work at temperatures of 600-800 °С in aerospace engineering. Light alloys technology, no. 3, pp. 63–68 [in Russian].
Cavaliere P., Mehtedi M. El., Evangelista E., Kuzmenko N., Vasylyev O. (2006) Hot forming behaviour of Ti–Al–Zr–Si “in situ” metal matrix composite by means of hot torsion tests. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. Vol. 37, Issue 10. – P. 1514–1520.
Ivasyshyn, A. D., Ostash, O. P., Kuz’menko, M. M. (2008) Influence of the structure on the high-temperature cyclic crack resistance of Ti-8Al-1.4Si-2.2Zr alloy. Materials Science. Vol. 44, no. 3, pp. 360–367.
Kuz’menko, M. M. (2008) Structure and mechanical properties of cast alloys of the Ti-Si system. Materials Science. Vol. 44, no. 1, pp. 49–53.
Microstructure and properties of materials. Vol. 2. / Ed. by James, C. M. Li. London.: World Scientific publishing Co. Pte. Ltd, 2000, 423 p.
Titanium: a technical guide, 2nd edition / Ed. by Metthew J., Donachie Jr. Winchester, USA: ASM International, 2000, 380 p.
Materials properties handbook. Titanium alloys / Ed. by R. Boyer, G. Welsch, E. W. Collings. Winchester, USA: ASM International, 1994, 1173 p.
Zhang, W. J., Song, X. Y., Hui, Songxiao, Ye W. J., Wang Y. L., Wang, W. Q. (2014) Tensile behavior at 700 °C in Ti–Al–Sn–Zr–Mo–Nb–W–Si alloy with a bi-modal microstructure. Materials Science and Engineering: A, no. 595, рр. 159–164.
Diao, Y., Song, X., Zhang, W., Zhao M., Ye W., Hui, S. (2018) Microstructure and Mechanical Properties of a Ti–Al–Sn–Zr–Mo–Nb–W–Si High-Temperature Titanium Alloy: Proceedings of Chinese Materials Conference, рр. 6–9.
Electron beam melting in foundry / Ed. by S. V. Ladokhin (2007) Kyiv: «Stal» [in Russian]
Kovalchuk, D. V., Kondratiy, N. P. (2008) Electron beam remelting of titanium - problems and development prospects. Ті-2008 in the CIS. Proceedings of the international conference, Russia, St. Petersburg, pp. 25–32. [in Russian]
Levitskyi, N. I., et al. (2012) Obtaining complex alloyed titanium alloys by electron beam skull melting. Metal and casting of Ukraine, no. 4, pp. 6–9. [in Russian]
Voron, M. M., Drozd, Ye A., Lapshuk, T. V. (2016). Features of the structural and phase state of cast titanium alloys Grade5 and Timet-10-2-3 obtained by electron beam smelting. Casting processes, no. 3. pp. 63–68. [in Russian].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 С. В. Ладохін, М. М. Ворон, Є. О. Дрозд, Є. О. Матвієць, *Л. Д. Кулак, *М. М. Кузьменко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
