Вплив термічної обробки на структуру та механічні властивості псевдо α-титанового сплаву у зварному з’єднанні

Автор(и)

  • Валерій Юрійович Білоус Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-0082-8030
  • Едуард Леонович Вржижевський Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8651-8510
  • Валерій Анатолійович Костін Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-2677-4667
  • Тетяна Глібівна Таранова Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України, Україна https://orcid.org/0000-0002-4723-9866
  • Володимир Леонідович Зворикін ТОВ «ТЕКНОЛ», Україна https://orcid.org/0000-0002-2617-7731
  • Костянтин Олегович Зворикін Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна https://orcid.org/0000-0002-7437-6583

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310143

Ключові слова:

електронно-променеве зварювання, титанові сплави, термічна обробка, механічні властивості, дисперсійне зміцнення

Анотація

Об’єктом дослідження був матеріал зварного шва нового сплаву Ті–6.1Al–6.0Zr–6.3Sn–3.2Mo–1.1Nb–1.2Si, який був отриманий ЕПЗ.

Електронно-променеве зварювання (ЕПЗ) забезпечує швидке розплавлення і охолодження з кристалізацією за значних температурних градієнтів. Для псевдо α-титанового сплаву це зумовлює появу значних залишкових напружень в з’єднанні і обумовлює специфіку дисперсійного розпаду β-фази. Залишкові напруження зменшуються попереднім підігрівом, знімаються термообробкою. Така обробка критично впливає на формування структури та фазового складу зварного шва і зони термічного впливу електронного променю, може утворювати макродефекти, небажані фази і структурні стани.

Визначені умови термообробки, для доведення зварного з’єднання зі складнолегованого псевдо α-титанового сплаву до необхідного рівня механічних характеристик. Порівняно структуру, морфологію фаз, елементний склад та механічні характеристики зварних з’єднань без додаткової термічної обробки, з попереднім локальним нагрівом 400 °С, з додатковим післязварювальним локальним відпалом за ТТ = 750 °С, tT=4 хвилини та послідовним відпалом у печі за ТТ = 850 °С, tT = 60 хвилин. Встановлено, що повний цикл термічної обробки зварного з’єднання забезпечує найвищі характеристики міцності та пластичності, але і локальна термічна обробка дозволяє отримати бездефектне з’єднання із задовільними характеристиками для менш відповідальних виробів. Показано, як термічна обробка псевдо α-титанового сплаву дозволяє позбавитись небажаних фазових утворень (Zr,Ti)5Si3Al з перетворенням їх до (Zr,Ti,Nb,Mo)3SiAl.

Отримані результати перспективні для застосування у виробництві деталей двигунів авіаційної техніки

Біографії авторів

Валерій Юрійович Білоус, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Едуард Леонович Вржижевський, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Провідний інженер-технолог

Валерій Анатолійович Костін, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Тетяна Глібівна Таранова, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії наук України

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Володимир Леонідович Зворикін, ТОВ «ТЕКНОЛ»

Доктор філософії

Костянтин Олегович Зворикін, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра зварювального виробництва

Посилання

  1. Peters, M., Hemptenmacher, J., Kumpfert, J., Leyens, C. (2003). Structure and Properties of Titanium and Titanium Alloys. Titanium and Titanium Alloys, 1–36. https://doi.org/10.1002/3527602119.ch1
  2. Manda, P., Pathak, A., Mukhopadhyay, A., Chakkingal, U., Singh, A. K. (2017). Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr and similar Mo equivalent alloys: First principles calculations and experimental investigations. Journal of Applied Research and Technology, 15 (1), 21–26. https://doi.org/10.1016/j.jart.2016.11.001
  3. Yang, Y. L., Wang, W. Q., Li, F. L., Li, W. Q., Zhang, Y. Q. (2009). The Effect of Aluminum Equivalent and Molybdenum Equivalent on the Mechanical Properties of High Strength and High Toughness Titanium Alloys. Materials Science Forum, 618-619, 169–172. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.618-619.169
  4. Bulanova, M., Tretyachenko, L., Meleshevich, K., Saltykov, V., Vereshchaka, V., Galadzhyj, O. et al. (2003). Influence of tin on the structure and properties of as-cast Ti-rich Ti–Si alloys. Journal of Alloys and Compounds, 350 (1-2), 164–173. https://doi.org/10.1016/s0925-8388(02)00971-4
  5. Grigorenko, G. M., Zadorozhnyuk, O. M. (2012). Dispersionnoe uprochnenie – put' k povysheniyu prochnostnyh svoystv titanovyh splavov novogo pokoleniya (obzor). Sovremennaya elektrometallurgiya, 4, 42–49. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/sovele_2012_4_11
  6. Brodnikovskiy, D. N., Golovash, A. V., Tkachenko, S. V., Okun', I. Yu., Kuz'menko, N. N., Firstov, S. A. (2006). Vliyanie nedeformiruemyh chastits silitsida na harakter deformatsii splavov na osnove titana pri povyshennyh temperaturah. Metallofizika i noveyshie tekhnologii, 28, 165–174. Available at: https://www.researchgate.net/publication/290524943_Influence_of_rigid_particles_of_suicide_on_character_of_deformation_of_alloys_on_the_base_of_a_titanium_at_the_high_temperatures
  7. Sakamoto, T., Akiyama, H., Tange, S., Takebe, H. (2023). Age Hardening of Si-Bearing Near-α Titanium Alloy Ti–6Al–2.75Sn–4Zr–0.4Mo–0.45Si (Ti-1100) with Two Kinds of Initial Phases. Materials Transactions, 64 (9), 2246–2253. https://doi.org/10.2320/matertrans.mt-l2023003
  8. Grigorenko, G. M., Zadorozhnyuk, O. M. (2016). Struktura, mekhanicheskie svoystva i svarivaemost' psevdo-α- i (α+β)-Tі splavov, uprochnennyh silitsidami. Sovremennaya elektrometallurgiya, 2 (123), 51–56. Available at: https://patonpublishinghouse.com/sem/pdf/2016/pdfarticles/02/8.pdf
  9. Vrzhizhevskiy, E. L., Sabokar', V. K., Ahonin, S. V., Petrichenko, I. K. (2013). Vliyanie lokal'noy termicheskoy obrabotki pri ELS titanovyh splavov s silitsidnym uprochneniem na mekhanicheskie svoystva metalla shvov. Avtomaticheskaya svarka, 2, 21–24. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/as_2013_2_5
  10. Nesterenkov, V. M., Bondarev, A. A. (2014). Elektronno-luchevaya svarka krupnogabaritnyh tolstostennyh konstruktsiy iz splavov magniya. Avtomaticheskaya svarka, 2, 39–43. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/103265
  11. Loboda, P., Zvorykin, C., Zvorykin, V., Vrzhyzhevskyi, E., Taranova, T., Kostin, V. (2020). Production and Properties of Electron-Beam-Welded Joints on Ti-TiB Titanium Alloys. Metals, 10 (4), 522. https://doi.org/10.3390/met10040522
  12. Voron, M. M. (2012) Metodika rascheta poter' alyuminiya pri poluchenii splavov sistemy Ti-Al v usloviyah elektronno-luchevoy garnisazhnoy plavki. Protsessy lit'ya, 6, 22–25. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/PLN_2012_6_5
Вплив термічної обробки на структуру та механічні властивості псевдо α-титанового сплаву у зварному з’єднанні

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-30

Як цитувати

Білоус, В. Ю., Вржижевський, Е. Л., Костін, В. А., Таранова, Т. Г., Зворикін, В. Л., & Зворикін, К. О. (2024). Вплив термічної обробки на структуру та механічні властивості псевдо α-титанового сплаву у зварному з’єднанні. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (130), 15–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310143

Номер

Том 4 № 12 (130) (2024): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Valerii Bilous, Eduard Vrzhyzhevskyi, Valery Kostin, Tatjana Taranova, Volodymyr Zvorykin, Constantine Zvorykin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.