Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К КОМПЛЕКСНОМУ МИКРОЛЕГИРОВАНИЮ ПРИ СОЗДАНИИ СВАРИВАЕМЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Хорев М.А.

При создании металлических материалов способ введение, наряду с легирующими элементами, микролегирующих добавок известен давно. Микролегирование применяется при создании сталей, никелевых, алюминиевых и других сплавов для повышения их эксплуатационных и технологических характеристик, и их влияние достаточно широко освещены в литературе. Вместе с тем механизмы влияния добавок, содержание которых составляет иногда сотые доли процентов неоднозначны и многогранны.

Разработка принципов микролегирования свариваемых титановых сплавов и присадочных сварочных материалов на их основе также является актуальной, т.к. с помощью миниальных добавок можно компенсировать «испорченную» термическим циклом сварки структуру и повысить надежность сварных конструкций [1].

Исследования влияния различных микролегирующих добавок на свойства α-, α+β-, β-сплавов [2], в целом, показали их положительное влияние на механические свойства. Добавки в титановые сплавы можно разделить на две основные группы:

  • так называемые, нейтральные упрочнители - гафний, цирконий, олово, количество которых может варьироваться от десятых долей до единиц процентов.
  • редкоземельные металлы (РЗМ) и другие элементы имеющие, как правило высокое сродство к кислороду.

Рассмотрим факторы на которые оказывают влияние дополнительное легирование.

Влияние на свойства

Введение в сплав гафния от от 0,2 до 1,0% повышает одновременно прочность и пластичность сварных соединений, подверженным стандартной термической обработке. Дальнейшее увеличение содержания не целесообразно.

Исследование влияния микролегирования сплава ВТ23св цирконием и иттрием в количестве 0,06-0,2% [3]. показало,повышение пластических характеристик при незначительном увеличении прочности. Иттрий способствует большему повышению трещиностокости сварного соединения, особенно в термически упрочненном состоянии. Добавки повышают также малоцикловую выносливость сварных соединений после упрочняющей термообработки.

Иттрий в количестве 0,025% в с псевдо - α- сплаве также оказывает положительное влияние на комплекс механических свойств, более эффективное чем гафний (0,17%).

Влияние на структуру

Изучение влияния ряда микролегирующих добавок показало наиболее благотворительное влияние иттрия на титановые сплавы различного класса. Он однозначно уменьшает размер первичного зерна в сварном шве (особенно введение эрбия), измельчает пластинчатую внутризеренную структуру, формирующуюся при сварке и последующей термообработки [4]. Кроме этого на сплавах псевдо -α- сплавах после введения иттрия отмечено формирование ультра-тонкой межзеренной границы с развитой извилистой поверхностью, которая сохраняется при последующей термообработке. Очевидно, это и объясняет повышение всего комплекса механических свойств.

Влияние на фазовый состав

Исследования проведенные в работах [4] показали, что микролегирующие добавки эрбия и иттрия повышают стабильность β- фазы. Это связано с одной стороны, с высоким сродством к кислороду. Образуя дисперсные окислы, они выводят из твердого раствора - стабилизатор - кислород. С другой стороны, формируя устойчивое соединение образует новые вакансии активизирующие диффузионные процессы и ускоряющие распад β- фазы.

Дополнительное легирование сплава ВТ23 цирконием и оловом понижают температуру рекристаллизации β-фазы, компенсируя влияние избыточного кислорода [5].

Поверхностные эффекты

Поверхность наплавки выполненной в аргоне титанового сплава сплава имеет матовую поверхность по сравнению со сплавами с аналогичным составом без микролегирования [6]. Микроскопическое исследование показало принципиально отличную структуру поверхностного слоя в виде микро - глобулей и коагулятов. Формируется плотный окисел сложного стехиометрического состава.. Этот эффект можно использовать для создания титановых сплавов повышенной с сопротивлением к окисляемости.

Механизмы влияния микролегирующих добавок на структуру и свойств при создании свариваемых титановых сплавов рассмотрено работах [1,2]. В результате можно констатировать, что разнообразие влияния добавок требуют применение соответствующего подхода к их применению. Его основой может стать комплексное микролегирование. Одни добавки (например:иттрий,эрбий) измельчают структуру и блокируют примесные элементы на межзеренных и межфазных границах, снижая неоднородность распада метастабильных фаз в зонах сварного соединения отмеченных в работе [7], другие (например: гафний, олово, цирконий) тормозят рекристаллизационные процессы и внутризеренный распад. В сочетании они способствуют созданию однородного структурно- фазового состояния и повышению надежности сварного соединения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Хорев М.А. Структурно-фазовое состояние и надежность сварных соединений титановых сплавов. М. ВИАМ, 1991г., с. 107
  2. Хорев М.А., Курочко Р.С. Присадочные материалы для сварки титановых сплавов. Авиационные материалы, 1983г. с. 69-77
  3. Горшков А.И., Хорев М.А., Филатова Т.В. Аргонодуговая сварка сплава ВТ23 с присадочной проволокой, содержащей добавки циркония и иттрия. Авиационная промышленность, №12, 1984г., с. 65-66
  4. Попов А.А., Хорев М.А., Илларионов А.Г. Влияние микролегирования на структуру и свойства сварных соединений из титановых сплавов. Сб. трудов I международной конф. по титану стран СНГ. М. ч. 2, 1994г., с. 908-918
  5. Бабареко А.А. Хорев М.А. Влияние дополнительного легирования титанового сплава ВТ23 на его фазовый состав и склонность к рекристаллизации. МИТОМ №2 1993.1. с.37-39
  6. Хорев М.А. Влияние микродобавок иттрия на формирование поверхности сварных соединений титановых сплавов. Сб. Российской конференции «Новые материалы и технологии машиностроения» М. МАТИ, 1993г.
  7. Хорев М.А. Термоупрочнение сварных соединений титановых сплавов. Сварочное производство, №8, 1984г., с. 26-27

Библиографическая ссылка

Хорев М.А. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К КОМПЛЕКСНОМУ МИКРОЛЕГИРОВАНИЮ ПРИ СОЗДАНИИ СВАРИВАЕМЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ // Фундаментальные исследования. – 2009. – № 1. – С. 42-43;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=1702 (дата обращения: 20.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074