Розробка стопу алюмініду Титану оптимального складу шляхом модифікування

О. Б. Галєнкова$^{1}$, В. С. Єфанов$^{2}$, О. В. Завгородній$^{3}$, І. М. Кір’ян$^{4}$, С. О. Буліш$^{3}$, О. Д. Рудь$^{4}$

$^{1}$ДП “ІВЧЕНКО-ПРОГРЕС”, вул. Іванова, 2, 69068 Запоріжжя, Україна
$^{2}$Український державний університет науки і технологій (УДУНТ), вул. Лазаряна, 2, 49010 Дніпро, Україна
$^{3}$Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна
$^{4}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 02.02.2025; остаточний варіант - 11.03.2025. Завантажити: PDF

Стопи на основі γ-алюмініду є перспективним класом жароміцних матеріялів для виготовлення деталів сучасних авіаційних двигунів, максимальна робоча температура яких лежить у діяпазоні 600–700°C. Головними перевагами цих стопів є поєднання низької густини, високої структурної стабільности, жароміцности. Однак, у зв’язку з природніми особливостями інтерметалідних сполук (впорядкованість структури, сильний ковалентний зв’язок), γ-стопам притаманна низька пластичність порівняно із традиційними титановими стопами, що ускладнює промислове освоєння цих стопів і підвищує трудомісткість процесу виготовлення напівфабрикатів і кінцевих деталів. Для успішного використання γ-стопів і впровадження в сучасні авіаційні двигуни необхідно підвищити їхню технологічну та конструкційну пластичність з одночасним забезпеченням високих характеристик міцности та жароміцности. Один з найбільш ефективних способів виконання цього завдання досягається шляхом леґування та модифікування. В роботі розглянуто вплив леґувальних елементів Ніобію та Молібдену та модифікувального елементу Ренію на морфологію, фазовий стан і механічні характеристики γ-стопу системи Ti–Al. Визначено оптимальні концентрації елементів Nb, Mo та Re у стопі на основі алюмініду Титану Ti–29Al–7Nb–2Mo, що забезпечують підвищення рівня механічних властивостей стопу у 2 рази за рахунок послаблення сил ковалентного зв’язку із введенням Молібдену та Ніобію та зміни морфології за рахунок поверхнево-активної дії модифікатора. З використанням методи високотемпературної термічної аналізи встановлено, що введення Ніобію, Молібдену та Ренію в інтерметалідний стоп не змінює послідовність перетворень і температурні діяпазони існування фазових областей.

Ключові слова: алюмініди Титану, модифікатори, фазовий склад, мікроаналіза, рентґенофазова аналіза.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i03/0245.html

PACS: 61.05.cp, 61.66.Dk, 61.72.Ff, 81.05.Bx, 81.30.Bx, 81.70.Jb, 81.70.Pg


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. X. F. Ding, J. P. Lin, L. Q. Zhang, H. L. Wang, G. J. Hao, and G. L. Chen, J. Alloys Compd., 506: 115 (2010).
  2. S. V. Akhonin, V. O. Berezos, O. M. Pikuly, A. Yu. Severyn, O. O. Kotenko, M. M. Kuzmenko, L. D. Kulak, and O. M. Shevchenko, Modern Electrometallurgy, 2: 3 (2022) (in Ukrainian).
  3. B. E. Paton, V. Ya. Saenko, Yu. M. Pomarin, L. B. Medovar, G. M. Grigorenko, and B. B. Fedorovsky, Problems of Special Electrometallurgy, 1: 3 (2002) (in Russian).
  4. B. E. Paton, V. Ya. Saenko, and Y. M. Pomarin, Spetsialʹnaya Metallurgiya: Vchera, Segodnya, Zavtra [Special Metallurgy: Yesterday, Today, Tomorrow] (Kyiv: Politekhnika: 2002) (in Russian).
  5. B. Chen, Y. Ma, M. Gao, and K. Liu, J. Mater. Sci. Technol., 26, Iss. 10: 900 (2010).
  6. A. A. Ilin, B. A. Kolachev, and I. S. Polkin, Titanovyye Splavy. Sostav, Struktura, Svoistva [Titanium Alloys. Composition, Structure, Properties] (Moskva: VILS-MATI: 2009) (in Russian).
  7. M. Reith, M. Franke, M. Schloffer, and C. Körner, Materialia, 14: 100902 (2020).
  8. D. Wimler, J. Lindemann, M. Reith, A. Kirchner, M. Allen, W. G. Vargas, M. Franke, B. Klöden, T. Weißgärber, V. Güther, M. Schloffer, H. Clemens, and S. Mayer, Intermetallics, 131: 107109 (2021).
  9. T. Klein, L. Usategui, B. Rashkova, M. L. Nó, J. San Juan, H. Clemens, and S. Mayer, Acta Mater., 128: 440 (2017).
  10. M. V. Maltsev, Modifitsirovannaya Struktura Metallov i Splavov [Modified Structure of Metals and Alloys] (Moskva: Metallurgiya: 1964) (in Russian).
  11. O. N. Magnitskiy, Liteinyye Svoistva Titanovykh Splavov [Casting Properties of Titanium Alloys] (Moskva: Mashinostroenie: 1968) (in Russian).
  12. V. S. Goltvyanitsa, O. I. Bankovskiy, E. I. Tsivirko, and S. K. Goltvyanitsa, Novyye Materialy i Tekhnologii v Metallurgii i Mashinostroenii, No. 1: 66–68 (in Russian).
  13. G. A. Bochvar, Tekhnologiya Legkikh Splavov, 45 (2005) (in Russian).
  14. A. I. Shcherbakov, Zashchita Metallov, 36, No. 3: 255 (2005) (in Russian).
  15. N. V. Sysoeva, Tekhnologiya Legkikh Splavov, No. 4: 85 (2002).
  16. S. A. Firstov, V. F. Horban, N. A. Urticaria, Y. R. Pechkovskii, N. I. Danilenko, and M. V. Karpets, Strength of Materials, 42: 622.
  17. E. K. Molchanova, Atlas Diagramm Sostoyaniya Titanovykh Splavov [Atlas of State Diagrams of Titanium Alloys] (Moskva: Mechanical Engineering: 1964) (in Russian).
  18. I. I. Kornilov, Fiziko-Khimicheskie Osnovy Zharoprochnosti Splavov [Physico-Chemical Basis of Heat Resistance of Alloys] (Moskva: AN SSSR: 1961) (in Russian).
  19. J. Kumpfert, Advanced Engineering Materials, 3, No. 11: 851 (2001).
  20. E. A. Borisova, G. A. Bochvar, and M. Ya. Brun, Titanovyye Splavy. Metallografiya Titanovykh Splavov [Titanium Alloys. Metallography of Titanium Alloys] (Moskva: Metallurgiya: 1980) (in Russian).
  21. Titanium’99: Science and Technology: Proc. 9th World Conf. on Titanium (Saint-Petersburg, Russia, 7–9 July 1999) (Prometey: 1999), vol. 1–3.
  22. B. A. Kolachev, V. Y. Elagin, and V. A. Livanov, Metallurgiya i Termicheskaya Obrabotka Tsvetnykh Metallov i Splavov: Uchebnik Dlya Vuzov [Metallurgy and Thermal Treatment of Non-Ferrous Metals and Alloys: Textbook for Universities] (Moskva: "MISiS": 2005) (in Russian).
  23. T. M. Radchenko, V. A. Tatarenko, H. Zapolsky, and D. Blavette, Journal of Alloys and Compounds, 452, Iss.1: 122.
  24. S. P. Belov, Metally, 1: 134 (1994) (in Russian).