Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Особенности формирования структуры, фазового состава и свойств в псевдо-a-титановых сплавах системы Ti – Al – Zr – Sn – Ta – Si

И. В. Нарыгина, Н. А. Попов, А. С. Бояркин, К. И. Луговая, А. А. Попов, И. А. Корелин

Аннотация


Изучены фазовые и структурные превращения при закалке из однофазной (β) и двухфазной (α + β) областей и последующем старении или отпуске в псевдо-a-титановых сплавах Ti – 9Al – 4Zr – 3Sn – 5Ta – (0,15Si). Проведены электронно-микроскопический и рентгеноструктурный фазовый анализы, а также механические испытания образцов титановых сплавов на сжатие. Выполнен сравнительный анализ свойств образцов после разных режимов термической обработки. Определено влияние добавки кремния на свойства и структуру сплавов после закалки и старения. Показано положительное влияние закалки из двухфазной (α + β)-области и старения при 650 °C, 300 ч на свойства титановых сплавов. Установлено, что дополнительное легирование кремнием повышает уровень прочности сплава после закалки за счет твердорастворного упрочнения, однако после старения заметного дисперсионного твердения не происходит из-за малого количества выделяющихся силицидов.


Ключевые слова


псевдо-a-титановые сплавы; жаропрочные сплавы; фазовые превращения; интерметаллиды; a2-фаза; упорядоченная фаза; силициды; старение; электронная микроскопия; механические свойства

Полный текст:

PDF

Литература


Солонина О. П., Глазунов С. Г. Титановые сплавы. Жаропрочные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1976. 448 с.

Ильин А. А., Колачев Б. А., Полькин И. С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: справочник. М.: ВИЛС – МАТИ, 2009. 520 с.

Борисова Е. А., Бочвар Г. А., Брун М. Я. и др. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. М.: Металлургия, 1980. 464 с.

Boyer R. R., Welsch G., Collings E. W. Materials Properties Handbook: Titanium Alloys. ASM Intl, Matls Park, OH. 1994. 788 p.

Boyer R. R. An overview on the use of titanium in the aerospace industry // Mater. Sci. Eng. A. 1996. V. 213, Is. 1 – 2. P. 103 – 114.

Jia W., Zeng W., Liu J. et al. Influence of thermal exposure on the tensile properties and microstructures of Ti60 titanium alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2011. V. 530. P. 511 – 518.

Li J., Jiang W., Xia Ch. et al. Microstructural evolution and subsequent mechanical properties of Ti65 titanium alloy during long-term thermal exposure // Metals. 2024. V. 14, Is. 8. Art. 854.

Li J., Cai J., Xu Y. et al. Influences of thermal exposure on the microstructural evolution and subsequent mechanical properties of a near- high temperature titanium alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V. 774, Is. 3. Art. 138934.

Ma X., Chen Z., Xiang Zh. et al. Influence of quenching plus aging on microstructures and mechanical properties evolutions for Ti – Al – Sn – Zr – Mo – Si – Nb – Ta – Er – C near- high temperature titanium alloys // Mater. Today Commun. 2024. V. 38. Art. 108457.

Патент RU 2614355. МПК С22С14/00. Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него. Каблов Е. Н., Ночовная Н. А., Алексеев Е. Б., Ширяев А. А. ФГУП “ВИАМ”; заяв. 24.03.2017. Опубл. 04.03.2017.

Патент RU 1508594 C. МПК C22C 14/00. Сплав на основе титана / В. В. Тетюхин, В. Н. Моисеев, Ю. И. Захаров и др. Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов; заявл. 1988.01.28. Опубл. 1994.08.30.

Gogia A. K. High-temperature titanium alloys // Def. Sci. J. 2005. V. 55, Is. 2. P. 149 – 173.

Zhang W.-J., Song X.-Y., Hui S.-X. et al. Phase precipitation behavior and tensile property of a Ti – Al – Sn – Zr – Mo – Nb – W – Si titanium alloy // Rare Metals. 2018. V. 37, Is. 12. P. 1064 – 1069.

Jia W., Zeng W., Yu H. Effect of aging on the tensile properties and microstructures of a near-alpha titanium alloy // Mater. Des. 2014. V. 58. P. 108 – 115.

Madsen A., Ghonem H. Separating the effects of Ti3Al and silicide precipitates on the tensile and crack growth behavior at room temperature and 593 °C in a near-alpha titanium alloy // J. Mater. Eng. Perform. 1995. V. 4, Is. 3. P. 301 – 307.

Попов А. А., Попова Е. Н., Карбаналов М. С. и др. Влияние легирования и исходной обработки на процессы формирования структуры в закаленных сплавах Ti – 10 % Al // ФММ. 2021. Т. 122, № 12. C. 1317 – 1323.

Попов А. А., Попова Е. Н., Карбаналов М. С. и др. Процессы формирования  + 2-структуры в модельных псевдо- сплавах титана // ФММ. 2022. Т. 123, № 5. C. 541 – 546.

Коллингз Е. В. Физическое металловедение титановых сплавов. М.: Металлургия, 1988. 224 с.

Zhang J., Li D. Preferred precipitation of ordered 2-phase at dislocations and boundaries in near- titanium alloys // Mater. Sci. Eng. A. 2003. V. 341, Is. 1 – 2. P. 229 – 235.

Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: МИСиС, 2005. 432 с.

Zhao E., Sun S., Zhang Y. Recent advances in silicon containing high temperature titanium alloys // J. Mater. Res. Technol. 2021. V. 14. P. 3029 – 3042.

Попов А. А., Попов Н. А., Луговая К. И. и др. Интерметаллидные фазы в жаропрочных сплавах титана. Екатеринбург: Изд-во УМЦ УПИ, 2022. 126 с.

Sakamoto T., Akiyama H., Tange S. et al. Age hardening of Si-bearing near- titanium alloy Ti – 6Al – 2.75Sn – 4Zr – 0.4Mo – 0.45Si (Ti-1100) with two kinds of initial phases // Mater. Trans. 2023. V. 64, Is. 9. P. 2246 – 2253.

Jiantao J. et al. Effect of silicon on mechanical properties of Ti – 6Al – 2Zr – 1Mo – 1V titanium alloy // Rare Metal Mat. Eng. 2019. V. 48, Is. 6. P. 1749 – 1755.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.8.30-38

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025