Температурні залежності механічних властивостей жароміцних титанових стопів системи Ti–Si–X за циклічного навантаження

С. О. Фірстов$^{1}$, Ю. Ф. Луговський$^{1}$, М. М. Кузьменко$^{1}$, Л. Д. Кулак$^{1}$, В. А. Назаренко$^{1}$, С. А. Спірідонов$^{1}$, А. О. Донська$^{2}$

$^{1}$Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Омеляна Пріцака, 3, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Державне підприємство «Івченко-Прогрес», вул. Іванова, 2, 69068 Запоріжжя, Україна

Отримано: 23.07.2022; остаточний варіант - 14.09.2022. Завантажити: PDF

Досліджено вплив температури та вмісту основних $\alpha$-стабілізаторів структури на модуль пружности та циклічну міцність жароміцних титанових стопів. Стопи було одержано в електронно-променевій ливарній установці на базі вакуумної індукційної печі та було продеформовано за температур $\alpha$–$\beta$-перетворень. Загальний ступінь деформації матеріялу становив 94–96%. Для зіставлення одержаних результатів із відомими даними дослідили відомі жароміцний титановий стоп ВТ25У та високоміцний стоп ВТ6. Модуль пружности досліджених матеріялів визначали за резонансних поздовжніх і вигинальних коливань у діяпазоні температур від 20 до 820°C, а криві багатоциклової втоми за вигину будували за температур у 20 та 650°C на частоті навантаження біля 2 кГц. Виходили з того, що фізичні сенси взаємопов’язаних характеристик циклічної міцности та пружности — різні і тому потребують окремого розгляду в залежності від температури та від складу основних леґувальних хемічних елементів. Порівняли температурні залежності пружности, а також залежності модуля пружности від вагового вмісту Алюмінію та від алюмінійового еквіваленту з аналогічними залежностями для межі витривалости. Показано кореляцію між показниками та нахилами відомих температурних залежностей модуля пружности та межі витривалости. На підставі цього проведено орієнтовні опуклі залежності границі витривалости від температури. Це дало змогу порівняти відомі й одержані результати для втоми жароміцних титанових стопів. Показано, що за температури у 600°C дані для експериментального стопу 2Т85-3 з великим вмістом Силіцію за значеннями багатоциклової втоми збігаються з такими для відомого стопу ВТ41. Встановлено, що залежності межі витривалости від алюмінійового еквіваленту для 20°C точніші за ці залежності для алюмінію.

Ключові слова: температура, модуль пружности, втома, жароміцні титанові стопи, алюміній.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i03/0311.html

PACS: 46.70.De, 62.20.-x, 62.40.+i, 81.05.Bx, 81.40.Gh


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. A. Firstov, S. V. Tkachenko, and N. N. Kuz’menko, Metal Sci. Heat Treatment, 51: 12 (2009). Crossref
  2. Q. B. Kuang, L. M. Zou, Y. X. Cai, X. Liu, and H. W. Xie, Mater. Trans., 58, No. 12: 1735 ((2017)). Crossref
  3. M. M. Kuz’menko, Mater. Sci., 44: 49 (2008). Crossref
  4. М. М. Кузьменко, Сучасні проблеми фізичного матеріалознавства, № 16: 118 (2007).
  5. P. Cavaliere, M. El. Mehtedi, E. Evangelista, N. Kuzmenko, and O. Vasylyev, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 37, Iss. 10: 1514 (2006). Crossref
  6. S. A. Firstov, O. P. Ostash, Yu. F. Lugovskoi, N. N. Kuz’menko, L. D. Kulak, and S. A. Spiridonov, Mater. Sci., 50: 55 (2014). Crossref
  7. S. O. Firstov, L. D. Kulak, and M. M. Kuz’menko, Mater. Sci., 54: 783 (2019). Crossref
  8. Т. В. Павлова, О. С. Кашапов, Н. А. Ночовная, Труды ВИАМ (2011).
  9. Ю. Ф. Луговський, Л. Д. Кулак, М. М. Кузьменко, О. В. Дацкевич, С. А. Спиридонов, Електронна мікроскопія і міцність матеріалів, № 21: 53 (2015).
  10. O. P. Ostash, A. D. Ivasyshyn, L. D. Kulak, and M. M. Kuz’menko, Mater. Sci., 44: 360 (2008). Crossref
  11. Б. А. Грязнов, С. С. Городецкий, Ю. С. Налимов и др., Усталость жаропрочных сплавов и рабочих лопаток ГТД (Ред. В. Т. Трощенко) (Киев: Наукова думка: 1992).
  12. В. А. Кузьменко, Звуковые и ультразвуковые колебания при динамических испытаниях материалов (Киев: Издательство АН УССР: 1963).
  13. Ю. Ф. Луговський, В. А. Кузьменко, Авторське свідоцтво УРСР № 1769066 (Опубліковано 15 жовтня 1992 р.).
  14. Ю. Ф. Луговський, Проблемы специальной электрометаллургии, № 4: 61 (1987).
  15. ГОСТ 26492-85. Прутки катаные из титана и титановых сплавов.