Пт 3в сплав: Листовой прокат из титанового сплава марки ПТ-3В

alexxlab | 05.02.1970 | 0 | Разное

Содержание

Листовой прокат из титанового сплава марки ПТ-3В

 

Отрасль применения:

 

  • Судостроение.
  • Судовое машиностроение.
  • Энергетика.
  • Атомная энергетика.
  • Машиностроение

 

Основное назначение

 

Для изготовления нагруженных деталей и узлов при постройке судов и других плавучих средств, а также для других назначений: авиационной техники, энергетики (в том числе атомной), химического машиностроения, пищевой промышленности, медицины.

 

Размерный Сортамент

 

 

Марка сплава

Толщина листов

и плит, мм

Ширина, мм

Длина, мм

ПТ-3В

1,0-10

600-1200

1500 - 5000

Св. 10-60

600-2100

1000 - 9400

Св. 60-145

700-2500

1000-9400

 

 

Основные характеристики

 

Марка сплава

Толщина,

мм

Временное сопротивле-ние разрыву

σВ, МПа

Предел текучести σ0,2, МПа

Относи-тельное удлине-

ние δ5, %

Относи-тельное сужение ψ, %

Ударная вязкость KCU, МДж/м2

не более

не менее

 

 

ПТ-3В

1,2 – 8

882

588

12-18

Св. 8 – 60

833-880

588

10

20-25

0,69

Св. 60-145

814

588

9

15

0,69

 

 

Преимущества

 

  • высокая удельная прочность;
  • высокие ударная вязкость и пластические характеристики;
  • высокие коррозионная стойкость и коррозионно-механическая прочность в морской воде;
  • высокая работоспособность в составе сварных конструкций при 20 oС и при повышенных (до 350 оС) температурах во многих коррозионных средах;
  • высокий уровень характеристик сопротивления разрушению на воздухе и в коррозионной среде при циклических нагрузках.

 

Сравнение с аналогами

 

Листовой прокат из титанового сплава ПТ-3В по свойствам по качеству и свойствам не уступает зарубежным аналогам.

 

Эффект от внедрения

 

Применение титанового листового проката при строительстве морской техники и изготовлении различного рода оборудования позволяет увеличить ресурс и уменьшить материалоемкость конструкций.

 

Правовая защита

 

Техническая и технологическая документация на организацию производства листового проката из титанового сплава ПТ-3В различного назначения охраняется в режиме коммерческой тайны.

 

 

Предложения по сотрудничеству:

 

  • Передача на договорной основе технической и технологической документации на организацию производства листового проката из титановых сплавов различного назначения:
    • Листовой прокат из сплава марки ПТ-ЗВ. Технические требования и методы испытаний.
  • Материаловедческое сопровождение изготовления листового проката из титановых сплавов, разработанных ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей».

 

 

 

Форма запроса

Вы можете отправить запрос на данную разработку, заполнив следующую форму:
 

ПТ-3В – Авиапромсталь

Применение:  для изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям,хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в машиностроении, приборостроении и инструментальной промышленности; класс по структуре псевдо α.

Химический состав в % материала ПТ-3В:

ГОСТ 19807 - 91

Fe C Si V N Ti Al Zr O H Примесей
до 0.25
до 0.1
до 0.12 1.2-2.5 до 0.04 91.39-95 3.5-5 до 0.3 до 0.15 до 0.006 прочих 0.3

Примечание: Ti –  основа; процентное содержание Ti  дано приблизительно.

Механические свойства при Т=20
o С материала ПТ-3В:
Сортамент Размер Напр. σв σТ δ5 Ψ KCU Термообр.
- мм - МПа МПа
%
% кДж/м2 -
Пруток     700-900 600 11   650  
Плита, ГОСТ 23755-79 11-26   835-880   10 22-25 600 Отжиг
Физические свойства материала ПТ-3В:
T E 10-5 α 106 λ ρ C R 109
Град
МПа 1/Град Вт/(м·град) кг/м3 Дж/(кг·град) Ом·м
20 1.18     4450    
Обозначения:
Механические свойства:

σв  - Предел кратковременной прочности, [МПа]

σТ  - Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]

δ5  - Относительное удлинение при разрыве, [%]

Ψ - Относительное сужение, [%]

KCU - Ударная вязкость, [кДж/м2 ]

HB - Твердость по Бринеллю, [МПа]

Физические свойства:

T - Температура, при которой получены данные свойства, [Град]

E - Модуль упругости первого рода, [МПа]

α - Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20

o -T), [1/Град]

λ - Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), [Вт/(м·град)]

ρ - Плотность материала, [кг/м3 ]

C - Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o -T), [Дж/(кг·град)]

R - Удельное электросопротивление, [Ом·м]

Сплав ПТ-3В / Auremo

Обозначения

НазваниеЗначение
Обозначение ГОСТ кириллицаПТ-3В
Обозначение ГОСТ латиницаPT-3B
ТранслитPT-3V
По химическим элементамПTe-3В

Описание

Сплав ПТ-3В применяется: для изготовления полуфабрикатов (листов, лент, фольги, полос, плит, прутков, профилей, труб, поковок и штампованных заготовок) методом деформации, а также слитков; изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в машиностроении, приборостроении и инструментальной промышленности; прутков для применения в судостроительной промышленности.

Стандарты

НазваниеКодСтандарты
Цветные металлы, включая редкие, и их сплавыВ51ГОСТ 19807-91, TУ 1-5-132-78, TУ 1-5-453-78
Трубы стальные и соединительные части к нимВ62ГОСТ 21945-76
Листы и полосыВ53ГОСТ 23755-79, TУ 1-5-110-81, TУ 1-5-357-75
ПруткиВ55ОСТ 1 92062-90, ОСТ В 5.9325-79, TУ 1-5-045-82
Сортовой и фасонный прокатВ52ОСТ 1 92064-77
Обработка металлов давлением. ПоковкиВ03СТ ЦКБА 010-2004

Химический состав

СтандартCSiFeNAlVTiOZrH
ГОСТ 19807-91≤0.1≤0.12≤0.25≤0.043.5-51.2-2.5Остаток≤0.15≤0.3≤0.006

Ti - основа.
По ГОСТ 19807-91 суммарное содержание прочих примесей ≤ 0,30 %. Массовая доля водорода указана для слитков. В сплаве марки ПТ-3В массовая доля циркония в сумме с прочими примесями не должна превышать 0,30 %. Массовая доля хрома и марганца не должна превышать 0,15 % (в сумме). Массовая доля меди и никеля должна быть не более 0,10 % (в сумме), в том числе никеля не более 0,08 %.
Для труб группы А по ГОСТ 21945-76 устанавливается максимальная массовая доля водорода в сплаве до 0,005 %.

Механические характеристики

Сечение, ммsТ|s0,2, МПаσB, МПаd5, %d10y, %кДж/м2, кДж/м2
Заготовка трубная по ТУ 1-5-132-78. Отжиг
Образец 15х15≥618686-862≥12-≥34≥810
Прутки горячекатаные по ОСТ 1 92062-9. В графе ссотояние поставки указано состояние материала прутков при изготовлении - состояние материала прутков при испытании
10-22≥590635-885-≥11≥26≥700
Трубы бесшовные горячекатаные, термообработанные в состоянии поставки по ГОСТ 21945-76 (образцы, в сечении указана толщина стенки)
20≥294≥343≥18---
Заготовка трубная по ТУ 1-5-132-78. Отжиг
Образец 15х15≥294≥343----
Прутки горячекатаные по ОСТ 1 92062-9. В графе ссотояние поставки указано состояние материала прутков при изготовлении - состояние материала прутков при испытании
10-22≥295≥345----
Листы и плиты отожженные в состоянии поставки по ТУ 1-5-357-75. Угол изгиба технологической пробы для листов до 30 мм составляет 120°
1.2≥589≤883-≥18--
Прутки горячекатаные по ОСТ 1 92062-9. В графе ссотояние поставки указано состояние материала прутков при изготовлении - состояние материала прутков при испытании
25-150≥590635-855-≥11≥26≥700
Листы и плиты отожженные в состоянии поставки по ТУ 1-5-357-75. Угол изгиба технологической пробы для листов до 30 мм составляет 120°
12-14≥589≤883-≥10≥25≥687
Прутки горячекатаные по ОСТ 1 92062-9. В графе ссотояние поставки указано состояние материала прутков при изготовлении - состояние материала прутков при испытании
25-150≥295≥345----
Листы и плиты отожженные в состоянии поставки по ТУ 1-5-357-75. Угол изгиба технологической пробы для листов до 30 мм составляет 120°
14-18≥589≤834-≥10≥25≥687
18-26≥589≤834-≥10≥22≥687
2-8≥589≤883-≥12--
26-60≥589≤834-≥10≥20≥687
8-10≥589≤883-≥10≥25-
Плиты в состоянии поставки по ГОСТ 23755-79. Отжиг (образцы поперечные)
11-14-≤880-≥10≥25≥588
14-26-≤835-≥10≥22≥588
Сортовой прокат без термообработки
≥600700-900≥11--≥650
Трубы бесшовные горячекатаные, термообработанные в состоянии поставки по ГОСТ 21945-76 (образцы, в сечении указана толщина стенки)
≤20≥519559-862≥10-≥30≥640
20≥568617-862≥10-≥30≥640

Описание механических обозначений

НазваниеОписание
СечениеСечение
sТ|s0,2Предел текучести или предел пропорциональности с допуском на остаточную деформацию - 0,2%
σBПредел кратковременной прочности
d5Относительное удлинение после разрыва
d10Относительное удлинение после разрыва
yОтносительное сужение
кДж/м2Ударная вязкость

ПТ-3В

ПТ-3В Челябинск

Марка : ПТ-3В
Классификация : Титановый деформируемый сплав
Применение: для изделий с высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям,хрупкому и усталостному разрушению, применяемых в машиностроении, приборостроении и инструментальной промышленности. класс по структуре псевдо α.
Зарубежные аналоги: Нет данных

Химический состав в % материала ПТ-3В ГОСТ 19807- 91

Fe C Si V N TiAl Zr OH Примесей
до 0.25до 0.1до 0.121.2- 2.5до 0.0491.39- 953.5- 5до 0.3до 0.15до 0.006 прочих 0.3
Примечание: Ti-основа. процентное содержание Ti дано приблизительно
Механические свойства при Т=20oС материала ПТ-3В .
СортаментРазмерНапр.sв sT d5y KCU Термообр.
- мм -МПа МПа % % кДж / м2-
Пруток горячекатан., ОСТ 1-92062-90635-8855901126700
Плита, ГОСТ 23755-7911-26835-880 1022-25600Отжиг

Физические свойства материала ПТ-3В .
TE 10- 5a 10 6lrCR 10 9
Град МПа 1/Град Вт/(м·град)кг/м3Дж/(кг·град) Ом·м
20 1.18 4450

Обозначения:
Механические свойства :
sв-Предел кратковременной прочности , [МПа]
sT-Предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), [МПа]
d5-Относительное удлинение при разрыве , [ % ]
y-Относительное сужение , [ % ]
KCU-Ударная вязкость , [ кДж / м2]
HB-Твердость по Бринеллю , [МПа]

Физические свойства :
T -Температура, при которой получены данные свойства , [Град]
E-Модуль упругости первого рода , [МПа]
a-Коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20o-T ) , [1/Град]
l-Коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала) , [Вт/(м·град)]
r-Плотность материала , [кг/м3]
C -Удельная теплоемкость материала (диапазон 20o-T ), [Дж/(кг·град)]
R -Удельное электросопротивление, [Ом·м]

ПТ-3В-Титановый деформируемый сплав
ПТ-3В-химический состав, механические, физические и технологические свойства, плотность, твердость, применение

Доступный металлопрокат

Материал ПТ-3В Челябинск

Без стали не обходится ни одно производство, будь то тяжелое машиностроение или изготовление бытовых электроприборов. Существует множество марок этого продукта, а также большое количество форм отпуска. Наша компания реализует материал ПТ-3В большими партиями и с минимальной наценкой. Для уточнения свойств и характеристик конкретной марки можно обратиться к менеджерам компании.

Как и вся продукция, материал ПТ-3В закупается у ведущих производителей. Поэтому мы готовы со всей ответственностью давать гарантию на качество. Минимальное количество посредников определяет и низкую стоимость. Вкупе с быстрой доставкой, это дает возможность нашим бизнес-партнеры вести стабильное и взаимовыгодное сотрудничество.

Помимо отпуска, в форме той или иной детали (заготовки), наша компания реализует обработку металлов. Все мероприятия проходят четкий контроль на соответствие ГОСТа и правилам. Специалисты нашего предприятия осуществляют такие работы как оцинкование, создание деталей по чертежам заказчика, производство отливок, изготовление различных профилей и многое другое.

Имея в арсенале новейшее оборудование и огромный, опыт мы можем предложить проверку изделия по ряду параметров, таким как прочностные характеристики, химический состав, чистота сплава и так далее.

Каждому покупателю предложен огромный ассортимент продукции различного формата, а также актуальных услуг и работ. Чтобы быстрее разобраться и выбрать товар соответствующий потребностям, нужно связаться с менеджером компании и получить развернутую информацию по всем интересующим вопросам.

Материал ПТ-3В купить в Челябинске

Индивидуальная стоимость выстраивается за счет персонального общения с каждым потенциальным заказчиком. Менеджеры учитывают объем сделки, делают скидки постоянным клиентам и ведут открытый диалог. В результате, даже при возникновении спорных ситуаций мы способны найти компромисс и прийти к решению, удовлетворяющему обе стороны.

Доставка

Работы по осуществлению логистики входят в пакет наших профессиональных услуг. Мы постоянно совершенствуем свои знания, приобретаем новейшую технику, для того, чтобы груз был доставлен в любую точку России.

Наличие собственных железнодорожных подъездов заметно увеличивает скорость отгрузки и последующей доставки. Имея такие ресурсы, мы гарантируем доставку грузов любого объема и габаритов. Такой профессиональный подход и делает нас лидерами на рынке металлопродукции.

Титан ПТ-3В - химический состав

14 ОСТ 1-9207 - 91Ti87.29-93%Al3.5-5.6%Mo1.8-3.5%V0.5-2.5%...
ГОСТ 27265 - 87Ti94.79-97%Al1.5-2.5%V1-2%...
ОСТ 1-9207 - 91Ti93.89-96%Al3.5-5%...
ОСТ 1-9207 - 91Ti88.85-93%Al4.7-6.3%V1-1.9%Mo0.7-2%C0.06-0.1%...
АТ3ГОСТ 19807 - 91Ti94.65-97%Al2-3.5%Cr0.2-0.5%Fe0.2-0.5%Si0.2-0.4%...
АТ-6Ti89.9-91%Al5-6.5%Cr1.5-1.5%Fe1.5-1.5%Si1.5-1.5%...
ВТ14ГОСТ 19807 - 91Ti86.85-92%Al3.5-6.3%Mo2.5-3.8%V0.9-1.9%...
ВТ15 ОСТ 1-90013 - 81Ti76.8-84.2%Cr9.5-11%Mo6.8-8%Al2.3-3.6%...
ВТ16 ОСТ 1-90013 - 81Ti84.85-89%Mo4.5-5.5%V4-5%Al1.8-3.8%...
ВТ18 ОСТ 1-90013 - 81Ti76.82-82%Zr10-12%Al7.2-8.2%Nb0.5-1.5%Mo0.2-1%Si0.05-0.1%...
ВТ18у ОСТ 1-90013 - 81Ti82.11-87%Al6.2-7.3%Zr3.5-4.5%Sn2-3%Nb0.5-1.5%Mo0.4-1%Si0.1-0.25%...
ВТ20ГОСТ 19807 - 91Ti85.15-91%Al5.5-7%Zr1.5-2.5%V0.8-2.5%Mo0.5-2%...
ВТ20-1свГОСТ 27265 - 87Ti91.36-95%Al2-2.3%Zr1-2%Mo0.5-1.5%V0.5-1.5%...
ВТ20-2свГОСТ 27265 - 87Ti89.86-94%Al3.5-4.5%Zr1-2%Mo0.5-1.5%V0.5-1.5%...
ВТ22ГОСТ 19807 - 91Ti79.4-86.3%Mo4.5-5.5%V4.5-5%Al4.4-5.7%Cr0.5-1.5%Fe0.5-1.5%...
ВТ23 ОСТ 1-90013 - 81Ti84.1-89.5%Al4-6.3%V4-5%Mo1.2-2.5%Cr0.8-1.4%Fe0.4-0.1%...
ВТ2свГОСТ 27265 - 87Ti96.36-97%Al2-2.3%...
ВТ3-1ГОСТ 19807 - 91Ti85.95-91%Al5.5-7%Mo2-3%Cr0.8-2%Fe0.2-0.7%Si0.15-0.4%...
ВТ5ГОСТ 19807 - 91Ti90.63-95%Al4.5-6.2%...
ВТ5-1ГОСТ 19807 - 91Ti88.83-93%Al4.3-6%Sn2-3%...
ВТ6ГОСТ 19807 - 91Ti86.45-90%Al5.3-6.8%V3.5-5.3%...
ВТ6СГОСТ 19807 - 91Ti87.86-90%Al5.3-6.5%V3.5-4.5%...
ВТ6свГОСТ 27265 - 87Ti91.36-93%Al3.5-4.5%V2.5-3.5%...
ВТ8ГОСТ 19807 - 91Ti87.55-90%Al5.8-7%Mo2.8-3.8%Si0.2-0.4%...
ВТ9ГОСТ 19807 - 91Ti86.15-89%Al5.8-7%Mo2.8-3.8%Zr1-2%Si0.2-0.35%...
ОТ4ГОСТ 19807 - 91Ti91.83-95%Al3.5-5%Mn0.8-2%...
ОТ4-0ГОСТ 19807 - 91Ti96.13-98%Mn0.5-1.3%Al0.4-1.4%...
ОТ4-1ГОСТ 19807 - 91Ti94.33-97%Al1.5-2.5%Mn0.7-2%...
ОТ4-1свГОСТ 27265 - 87Ti94.33-97%Al1.5-2.5%Mn0.7-2%...
ОТ4свГОСТ 27265 - 87Ti91.83-95%Al3.5-5%Mn0.8-2%...
ПТ-1М ОСТ 1-9207 - 91Ti98.29-99%Al0.2-0.7%...
ПТ-3ВГОСТ 19807 - 91Ti91.39-95%Al3.5-5%V1.2-2.5%...
ПТ-7МГОСТ 19807 - 91Ti93.69-95%Zr2-3%Al1.8-2.5%...
ПТ-7МсвГОСТ 27265 - 87Ti93.87-95%Zr2-3%Al1.8-2.5%...
СПТ-2ГОСТ 27265 - 87Ti89.36-92%Al3.5-4.5%V2.5-3.5%Zr1-2%...
ТС6Ti75-77%Cr10-11%V6-6%Mo4-5%Al3-3%...

Созданы титановые сплавы с рекордными прочностью и коррозионной стойкостью

Ученые ННГУ им.Н.И. Лобачевского разработали сплавы, имеющие рекордную прочность и коррозионную стойкость. Элементы конструкций, сделанные из таких сплавов, будут лучше подходить для работы в условиях воздействия агрессивных сред и повышенных нагрузок, а также иметь меньшую стоимость по сравнению с промышленными аналогами. Полученные результаты были опубликованы в журнале Metals, работы поддержаны грантом РНФ.

Титановые сплавы – один из основных материалов для изготовления изделий, работающих в агрессивных коррозионных средах. Поэтому титановые сплавы широко применяются в авиации, атомной и нефтехимической промышленности. Перспективным является и применение титана в биомедицинской промышленности, например, для изготовления протезов и имплантов.

«Обычно задача повышения коррозионной стойкости титанового сплава решается путем сложного легирования титановых сплавов, например, металлами платиновой группы (рутений, палладий и др.), что приводит к резкому увеличению их стоимости, – говорит Алексей Нохрин, заведующий лабораторией Научно-исследовательского физико-технического института ННГУ. – А для повышения прочности титановые сплавы подвергают большим деформациям, что позволяет сформировать в них очень малое – субмикронное – зерно. Но такой подход не подходит для сплавов, работающих при высоких температурах, например, в авиации и атомной энергетике».

Для изготовления сплавов ученые Университета Лобачевского применяли метод высокоскоростного электроимпульсного («искрового») плазменного спекания. Это метод высокоскоростного нагрева порошков путем пропускания импульсов тока очень большой мощности при одновременном приложении давления. Для спекания использовались специально приготовленные порошки.

Благодаря этому методу нижегородским ученым удалось сформировать однородную высокоплотную структуру в трех видах титановых сплавов, применяемых в биомедицине (титан ВТ1-0), атомной энергетике (сплав ПТ-3В) и в авиации (сплав ВТ-6).

Титановые сплавы, полученные учеными, имеют рекордные значения предела прочности и твердости, а также очень высокую стойкость против электрохимической и горячей солевой коррозии. В частности, скорость коррозии новых сплавов оказалась в несколько раз меньше, чем для промышленных сплавов, получаемых обычными методами. Пределы прочности и твердость титановых сплавов оказались в 1,5–2 раза выше, чем у промышленных сплавов, при этом нижегородским ученым удалось одновременно обеспечить и высокую пластичность полученных материалов.

Исследования коллектива ННГУ показали, что такие свойства новых титановых сплавов обусловлены процессом самопроизвольного легирования: сплавы насыщаются углеродом из графитовых пресс-форм, в которых они спекались. Насыщение титанового сплава при искровом плазменном спекании оказалось аномально интенсивными, что и привело к резкому повышению характеристик сплавов.

Технология сварки титана и его сплавов

Температура плавления титана 1668°С. Имеется около 20 сплавов

Марка

Свариваемость

Технологические особенности сварки

ВТ1-00, ВТ1-0, ОТ4-0, ОТ4-1

Хорошая

Зачистка кромок
Режим с минимальной погонной энергией
Электродная проволока BTl-00св, ВТ2, ВТ2В, ВТ20-1св, ВТ20-2св

ОТ4, ВТ5, ВТ5-1

Удовлетворительная

ВТ6, ВТ3-1, ВТ9, ВТ14, ВТ16, ВТ20

Ограниченная

Мягкий режим с малыми скоростями охлаждения Электродная проволока ВТ15, СПТ-2, СП-15

ВТ22

Последующая термообработка Электродная проволока ВТ6св, ВТ20-1св, ВТ20-2св, СПТ-2

ПТ-7М, ПТ-3В, ПТ-1М

Хорошая

Режим с высокой скоростью охлаждения. Электродная проволока BTl-00св, СПТ-2, СП-15

Трудности при сварке

  • Высокая химическая активность, требующая защиты от окисления даже участков околошовной зоны, нагретых до 250-300°С;
  • Склонность к росту зерна в околошовной зоне, что требует оптимальных токовых режимов;
  • Порообразование и холодные трещины из-за газовых примесей (прежде всего, водорода), растворенных в основном и присадочном металлах;
  • Низкая вязкость расплавленного металла, вызывающая прожоги.

Подготовка к сварке

Резка на заготовки и подготовка кромок под сварку ведутся механическими способами. Разделительная резка и подготовка кромок толстостенных изделий возможна и газотермическими способами, но с обязательной последующей механической обработкой кромок на глубину не менее 3-5 мм.

Кромки на ширину 15-20 мм зачищают металлическими щетками, шабером и т .п. с последующим обезжириванием.

Если до сварки конструкция подверглась термообработке (вальцовке, ковке, штамповке), то перед сваркой ее поверхности необходимо очистить дробеструйным или гидропескоструйным аппаратом, а затем еще подвергнутъ и химической обработке: рыхлению оксидной пленки, травлению и осветлению.

Режимы химической обработки титана и его сплавов

Раствор

Длительность обработки, мин

Назначение

Состав (на 1 л воды)

Рыхление оксидной пленки

Нитрит натрия 150-200 г Углекислый натрий 500-700 г

120

Травление

Плавиковая кислота 220-300 мл Азотная кислота 480-550 мл

60-1200

Осветление

Азотная кислота 600-750 мл Плавиковая кислота 85-100 мл

3-10

После химической обработки свариваемые кромки промывают на ширину 20 мм бензином и протирают этиловым спиртом или ацетиленом. Сварочную проволоку предварительно подвергают вакуумному отжигу с последующим обезжириванием.

Сварку ведут в приспособлениях или на прихватках, которые выполняют ручной аргонодуговой сваркой W-электродом.Свариваемые поверхности, подготовленные к сварке, нельзя трогать незащищенными руками.

Выбор параметров режима

Сварку осуществляют постоянным током обратной полярности. Режимы выбирают исходя из толщины металла с учетом склонности сплава к росту зерна и термическому циклу. Для уменьшения роста зерна рекомендуются режимы с малой погонной энергией и повышенными скоростями.

Учитывая высокое электрическое сопротивление титана, сварку ведут с малыми вылетами электрода. При сварке на низких токовых режимах возможен непровар корня шва. Во избежание этого корень выполняют ручной аргонодуговой сваркой W-электродом, а остальную разделку - сваркой плавящимся электродом.

Металл

Рекомендуемая проволока

Титан и его сплавы с пределом прочности не менее 90 кгс/мм2

ВТ1

То же более 90 кгс/мм2

ВТ2, ВТ15

Высокопрочные сплавы типа ВТ14, ВТ22 и др.

СПТ-2

Основное пространственное положение - нижнее.

При сварке с глубоким проплавлением на повышенных токовых режимах рекомендуется газовая смесь гелия и apгона (80%+20%). Для повышения прочности, пластичности и стойкости против образования трещин сварные соединения термически упрочняемых сплавов подвергают последующей термической обработке, режим которой зависит от состава сплава.

Техника сварки

Надежная зашита зоны нагрева при механизированной сварке титана плавящимся электродом в инертных газах сопряжена с рядом трудностей. Поэтому сварку этим способом в большинстве случаев ведут в камерах с контролируемой атмосферой.

Целесообразно применять импульсно-дуговой метод, что обеспечивает возможность сварки в монтажных условиях, повышает производительность по сравнению с ручной сваркой неплавящимся электродом при одновременном снижении погонной энергии в 2-2,5 раза.

Ориентировочные режимы сварки титана и его сплавов

Вид соединения

Размер, мм

Процесс сварки

Газ

Сварочный ток, А

Напряжение на дуге, ВСкорость сварки, м/чДиаметр электрода, ммВылет электрода, ммРасход газа, л/мин

S

b

3
3
6

0+0,5

ИДС
КР
СТР

Не
Не+Ar
Не+Ar

150-200
200-220
300-330

30-34
20-25
22-27

20
25
20

1,2-1,5
1,5
2

10-12
15-20
18-25

18-20

35-40

35-40

6-8

0+1

СТР

Ar
Не

320-380
320-360

29-31
38-40

22-25
20-25

2
2

20-25
20-25

50-100

100-200

15-20

0+1

СТР

Ar
Не

600-800
600-700

31-34
44-48

18-20
18-20

3-4
3

20-35
20-30

70-120
100-200

3-6
6-10

0+0,5
0+1

ИДС
СТР

Не
Ar

90-250
500-550

30-36
29-31

18-25
30-40

1,2-1,5
2-3

10-20
20-30

20-30
50-100

12-16

0+1

СТР

Ar

500-560

29-32

30-35

3

25-35

40-80

В ряде случаев сварка титана и его сплавов выполняется в вакууме. Преимущество этого способа заключается в обеспечении высокой чистоты металла шва. В нем не остается примесей - газов и неметаллических включений.

Техника и режимы сварки должны обеспечивать устойчивое горение дуги с минимальным разбрызгиванием, что достигается при струйном переносе электродного металла Этот процесс осуществляется при определенном соотношении сварочного тока напряжения на дуге, скорости подачи электродной проволоки и вылета электрода.

Газовая защита

Качественное сварное соединение титановых сплавов получается только при надежной газовой защите сварного шва и участков основного металла, нагретых до 250-300°С.

Существуют 3 варианта защиты: струйная с использованием специальных приспособлений, местная в герметичных камерах малого объема и общая в камерах с контролируемой атмосферой (ВКС-1, ВУАС-1, УСБ-1).

Дополнительные защитные устройства изготовляют из нержавеющей стали. Внутри имеются рассекатели и газовые линзы. Насадка, прикрепляемая к газовой горелке для защиты кристаллизующейся сварочной ванны, должна быть шириной 40-50 мм и длиной 60-120 мм в зависимости от режима сварки. Для сварки трубчатых конструкций, кольцевых поворотных и неповоротных стыков применяют местные или малогабаритные защитные камеры.

Качество зашиты определяют по внешнему виду металла шва. Серебристая или соломенного цвета поверхность шва свидетельствует о хорошей защите. Желто-голубой цвет сварного шва указывает на нарушение защиты, хотя в отдельных случаях такие швы считаются допустимыми. Темно-синий или синевато-серый цвет с пятнами серого налета характеризует плохое качество шва.

Разработка титановых сплавов | Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей»

Различные титановые сплавы и технологии их промышленного производства, разработанные ЦНИИМ «Прометей» успешно используются во многих отраслях: судостроение , атомная энергетика , нефтегазодобывающая и перерабатывающая промышленность , машиностроение , медицина, сельское хозяйство, оборонная промышленность и др.

  • Свариваемые титановые сплавы
  • Титановые сплавы для корпусных конструкций атомных энергоблоков (ЯЭУ, АЭС)
  • Листовые изделия из титанового сплава марки ПТ-3В марки
  • .
  • Прокат из титановых сплавов марок ПТ-3В и 3М
  • Отливки и прокат из титановых сплавов марок ПТ-3В и 3М
  • Поковки листовые и гнутые из сварочного титанового сплава марки ПТ-3В марки
  • .
  • Профили из сварочного титанового сплава марки ПТ-3В
  • Трубы из судовых титановых сплавов
  • Технологии изготовления сварных конструкций из титана и титановых сплавов различного назначения
  • Материалы для сварки и наплавки
  • Проволока сварочная из титана марки ВТ1-00св и титановых сплавов марок 2В, ПТ-7Мсв
  • Микродуговое оксидирование для создания защитных покрытий поверхностей узлов и деталей механизмов из титановых сплавов
  • Термическое оксидирование для создания защитных и антифрикционных покрытий поверхностей узлов и деталей механизмов из титановых сплавов
  • Детонационное напыление покрытий деталей из титановых сплавов, работающих в парах трения
  • Трубы из судовых титановых сплавов
  • Биметаллические соединения гетерогенных металлов и сплавов путем образования наноструктурированных областей сцепления.

Перейти к исследованиям и производственный комплекс «Титановые сплавы»

(PDF) Коррозионная стойкость ультрамелкозернистого псевдо-α титанового сплава ПТ-3В

УФГНМ 2020

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 1008 (2020) 012024

IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 1008/1/012024

6

Уничтожение образцов CG с помощью HSC является двухэтапным: во-первых, ICC - это проявляется, что затем переходит в

точечную коррозию.

Коррозионная стойкость образцов УМЗ зависит в основном от концентрации ванадия на границах зерен

, наличия частиц β-фазы на границах зерен и пор в сварных соединениях.

Установлено, что увеличение концентрации ванадия на мигрирующих границах зерен

по мере увеличения температуры и времени SPS отрицательно влияет на устойчивость к HSC. Показано, что диффузионная сварка

в режиме высокоскоростного нагрева (350 ºС / мин) до температуры, близкой к границе фазы

(700 ºС), под давлением 50 МПа без выдержки способствует образованию мелкозернистая структура

с повышенной твердостью и повышенной коррозионной стойкостью.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 19-73-

00295).

Список литературы

[1] Леонов В.П., Горынин И.В., Кудрявцев А.С., Иванова Л.А., Травин В.В., Лысенко Л.В. 2015

Титановые сплавы в конструкции паровых турбин Неорг. Матер. Прил. Res. 6 580-90.

[2] Орищенко А.С., Горынин И.В., Леонов В.П., Кудрявцев А.С., Михайлов В.И., Чудаков Е

В 2015 Морские титановые сплавы: настоящее и будущее Неорг.Матер. Прил. Res. 6 571-9.

[3] Жеребцов С., Кудрявцев Е., Костюченко С., Малышева С., Салищев Г. А 2012 Прочность

и свойства пластичности ультрамелкозернистого двухфазного титанового сплава, полученного методом теплой многоосной ковки

Mater. Sci. Англ. А 536 190-6.

[4] Чувильдеев В.Н., Копылов В.И., Нохрин А.В., Тряев П.В., Козлова Н.А., Табачкова Н.Ю.,

Лопатин Ю.Г., Ершова А.В., Михайлов А.С., Грязнов М.Ю., Чегуров М.К. свойства и коррозионная стойкость ультрамелкозернистого -титанового сплава

Ti-5Al-2V J.Все. Compd. 723 354-67.

[5] Chevrot Th 1994 Влияние давления на коррозионное растрескивание титана под напряжением Holt-Salt

сплавов (Университет Крэнфилда. Школа промышленных и производственных наук) 215 с.

[6] Чувилдеев В.Н., Панов Д.В., Болдин М.С., Нохрин А.В., Благовещенский Ю.В., Сахаров Н.В.,

Шотин С.В., Котков Д.Н. 2015 Структура и свойства усовершенствованных материалов, полученных на установке

Spark Plasma Sintering Acta Astron. 109 172-6.

[7] Tokita M 2013 Метод искрового плазменного спекания (SPS), системы и приложения (Academic

Press), стр. 1149-77.

[8] Чувильдеев В.Н., Нохрин А.В., Копылов В.И., Болдин М.С., Востоков М.М., Грязнов М.Ю.,

Табачкова Н.Ю., Тряев П. 2019 Искровое плазменное спекание для высокоскоростной диффузии

Связывание ультрамелкозернистых Сплав почти-α Ti-5Al-2V с высокой прочностью и устойчивостью к коррозии

для ядерной техники Дж.Матер. Sci .. 54 14926-49.

[9] Yang J, Wang GF, Jiao X, Gu Y, Liu Q and Li Y 2018 Диффузионное соединение с током

экструдированного сплава Ti-22Al-25Nb методом искрового плазменного спекания: межфазная микроструктура и механические свойства

J. Mater. Engin. Производительность 27 3035-43.

Список марок титана. ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ6, ПТ-3В, ПТ7М. Купить цену поставки службы доставки.


Список марок титана
Список марок титана.Химическая позиция
Марка Ti Al V Мо Zr Si Fe O N C Остальное
ВТ1-00 база



0,08 0,15 0,1 0,04 0,05 0,1
ВТ1-0 база



0,1 0,3 0,2 0 0,1 0,3
ВТ1-2 база



0,15 1,5 0,3 0,15 0,1 0,3
ВТЗ-1 база 5,5-7,0
2,0-3,0 0,5 0,15-0,40 0,2-0,7 0,15 0,05 0,1 0,3
ОТ4 база 3,5-5.0

0,3 0,12 0,3 0,15 0,05 0,1 0,3
ОТ4-0 база 0,4-1,4

0,3 0,12 0,3 0,15 0,05 0,1 0,3
ОТ4-1 база 1,5-2,5

0,3 0,12 0,3 0,15 0,05 0,1 0,3
ВТ5 база 4,5-6,2 1,2 0,8 0,3 0,12 0,3 0,2 0,05 0,1 0,3
ВТ5-1 база 4.3-6,0 1
0,3 0,12 0,3 0,15 0,05 0,1 0,3
ВТ6 база 5,3-6,8 3,5-5,3
0,3 0,1 0,6 0,2 0,05 0,1 0,3
ВТ6С база 5,3-6,5 3,5-4,5
0,3 0,15 0,25 0,15 0,04 0,1 0,3
ВТ8 база 5,8-7,0
2,8-3,8 0,5 0,20-0,40 0,3 0,15 0,05 0,1 0,3
ВТ9 база 5,8-7,0
2,8-3,8 1,0-2,0 0,20-0,35 0,25 0,15 0,05 0,1 0,3
ВТ14 база 3,5-6,3 0,9-1,9 2,5-3,8 0 0,2 0,3 0,2 0,1 0,1 0,3
ВТ15 база 2,3-3,6 6,8-8 0,15 0,3 0,12 0,05 0,1 0,3
ВТ16 база 1,8-3,8 4-5 4,5-5,5 0,3 0,15 0,25 0,15 0,05 0,1 0,3
ВТ18 база 7,2-8,2 0,2-1 10–12 0,05-0,18 0,15 0,14 0,05 0,1 0,3
ВТ20 база 5,5-7,0 0,8-2,5 0,5-2,0 1,5-2,5 0,15 0,25 0,15 0,05 0,1 0,3
ВТ22 база 4,4-5,7 4,0-5,5 4,0-5,5 0,3 0,15 0,5-1,5 0,18 0,05 0,1 0,3
ВТ23 база 4-6,3 4-5 1,5-2,5 0,3 0,15 0,4-0,1 0,15 0,05 0,1 0,3
ПТ3В база 3,5-5,0 1,2-2,5
0,3 0,12 0,25 0,15 0,04 0,1 0,3
ПТ-1М база 0,2-0,7 0,3 0,1 0,2 0,12 0,04 0,07 0,3
ПТ-7М база 1,8-2,5

2,0-3,0 0,12 0,25 0,15 0,04 0,1 0,3

Основная информация о титане

Титан (Ti) - химический элемент с атомным номером 22 и атомной массой 47.88, металл светлый серебристо-белый. Плотность 4,51 г / см3, температура плавления. = 1668 ° C, температура кипения. = 3260 ° С. Для товарного титана ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность примерно 4,32 г / см3. Титан и титановые сплавы сочетают в себе легкость, прочность, высокую коррозионную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур (от -290 ° С до 600 ° С).

История титана

Диоксид титана TiO2 был впервые обнаружен в 1789 году Уильямом Грегором, который при изучении песка с закисью магнитного железа выделил неизвестный металл.Первый образец металлического титана был открыт в 1825 году Я. Берцелиусом.

Титановые сплавы


Титановые сплавы известны во всем мире своими уникальными свойствами. он обладает твердой механической прочностью, термостойкостью, теплопроводностью, устойчивостью к суровым условиям окружающей среды, совместим с плотью. Титановые сплавы устойчивы к коррозии даже в море, поэтому их используют в судостроении, авиации, машиностроении и химической промышленности.

Существует несколько способов производства титановых сплавов - литье и порошковые сплавы.

Порошок титанового сплава, полученный с применением новейших методов порошковой металлургии. Титан плавили в вакууме. Стоимость порошка титанового сплава выше других. Используется при строительстве самолетов и двигателей.

Литейные сплавы, используемые для получения высококачественных сплавов титана. Литые сплавы менее механически устойчивы.

Конструкционные титановые сплавы широко используются в ракетной промышленности, судостроении и авиастроении. Конструкционные титановые сплавы, используемые для различных компонентов при создании этой рабочей нагрузки.Конструкционные титановые сплавы обладают надежностью, прочностью и прочностью.

Заявка

Основная часть титана расходуется на самолетостроение и ракетостроение и военное кораблестроение. Титан (ферротитан) используется в качестве добавки к качественной стали для лигирования и восстановителя. Технология используется для изготовления титановых сосудов, химических реакторов, трубопроводов, клапанов, насосов, клапанов и других изделий для работы в агрессивных средах. Состоит из компактной титановой сетки и других электровакуумных деталей устройств, работающих при высоких температурах.

По использованию в качестве конструкционного материала титан занимает четвертое место, уступая только Al, Fe и Mg. Алюминиды титана обладают высокой стойкостью к окислению и термостойкостью, что, в свою очередь, определило их использование в авиационной и автомобильной промышленности в качестве строительных материалов. Биологическая безвредность титана делает его отличным материалом для пищевой промышленности и реконструктивной хирургии.

Титан и его сплавы широко применяются в машиностроении благодаря своей высокой механической прочности, сохраняющейся при высоких температурах, коррозионной стойкости, жаропрочности, удельной прочности, низкой плотности и другим полезным свойствам.Высокая стоимость титана и его сплавов часто компенсируется их большей работоспособностью, а в некоторых случаях они являются единственным материалом, из которого можно производить оборудование или конструкции, которые могут работать в данном контексте.

Самолетостроение

Основные требования к материалам для авиастроения - высокая удельная прочность, жаропрочность, усталостная стойкость, прочность и устойчивость к коррозии.

Основные марки титановых сплавов для самолетов: ОТ4, ВТ6, ВТ22

Титановые сплавы используются в самолетах в качестве компонентов: покрытия, крепежные детали, механизмы в шасси, крыльях, гидроцилиндрах, различных узлах и т. Д.

Титановые сплавы используются на вертолетах в системе управления несущими винтами и приводами. Из титановых сплавов изготавливаются головка ротора, рулевой винт, пальцы, фиксаторы, кожухи осевых шарниров, наконечник лопасти.

В вертолете используются титановые сплавы ВТ6, ВТ5-1, ВТ22.

Двигатели

Титан используется в газотурбинных и турбореактивных двигателях. Титановые сплавы используются для производства вентиляторов и компрессоров, приводов, лопаток, лопаток, промежуточных колец, корпуса двигателя.

Ракетная промышленность

Основные объекты титановые твердотопливные и жидкостные ракетные двигатели, корпусные, корпусные пороховые двигатели, трубчатые конструкции стыковые секции агрегатов различного назначения, в том числе сосуды под давлением газа, арматура и т. Д.

Основными требованиями к титановым сплавам в этих конструкциях являются высокая удельная прочность, а в некоторых случаях - низкая хрупкость, пар высокого давления в высоком вакууме и др. В ракетах используется практически весь спектр конструкционных титановых сплавов.

Судостроение

В судостроении титановые сплавы используются в основном как коррозионно-стойкий материал в морской среде. Из титанового сплава производятся корабельные гребные винты, теплообменники и другое корабельное оборудование.

Титановые сплавы хорошо подходят для всех видов сварки и обладают хорошей пластичностью.Основные марки - 7 марка

Машиностроение

В отечественной промышленности титановые сплавы в основном используются в химической промышленности, энергетике и транспортном машиностроении, легкой, пищевой промышленности и бытовой технике.

Титановые сплавы используются для изготовления таких деталей, как шатуны, впускные и выпускные клапаны, коромысла и глушители.

Медицина

Одним из полезных свойств титана является его биологическая совместимость с мясом. Титановый сплав Grade 5 - идеальный материал для протеза.
Сочетание высокой удельной прочности и почти идеальной совместимости титана с человеческим телом делает его наиболее перспективным материалом для изготовления протезов и имплантатов. Стоматологические металлокерамические коронки и мосты, протезы.

Прочие отрасли

Растущее использование титана в спортивном инвентаре (гоночные велосипеды, альпинистское снаряжение).

Свойства титана

Основные свойства


По внешнему виду похож на сталь.Титан - переходный элемент. Металл плавится при очень высокой температуре (1668 ± 5 ° C) и закипает при 3300 ° C, скрытая теплота плавления и испарения титана почти в два раза выше, чем у железа.

Есть две аллотропные модификации титана. Низкотемпературная альфа-модификация существует до 882,5 ° C, а высокотемпературная бета-модификация стабильна от 882,5 ° C до точки плавления.

Плотность и удельная теплоемкость титана занимает промежуточное положение между двумя основными конструкционными металлами: алюминием и железом.Также следует отметить, что его механическая прочность примерно в два раза выше, чем у железа, и почти в шесть раз выше, чем у алюминия. Но титан может активно поглощать кислород, азот и водород, что резко снижает пластические свойства металла. С углеродом титан образует тугоплавкие карбиды и обладает высокой твердостью.

Титан имеет низкую теплопроводность, которая в 13 раз меньше теплопроводности алюминия и в 4 раза - железа. Коэффициент теплового расширения при комнатной температуре относительно невелик.

Резинка титана малая. Небольшая стоимость титановой резины - ее значительный недостаток, так как в некоторых случаях для получения достаточно жестких конструкций приходится использовать изделия большого сечения, по сравнению с теми, которые вытекают из прочности.

Физико-механические свойства титана
Имя Параметр
Атомный номер 22
Атомная масса 47,00
Плотность при 20 ° C, г / см3
4 505
Температура плавления, ° C 1668
Температура кипения, ° C 3260
Скрытая теплота плавления, Г / г 358
Скрытая теплота парообразования, кг / г 8,97
Теплота плавления, кДж / моль 18,8
Теплота испарения, кДж / моль 422,6
Молярный объем, см³ / моль 10,6
Удельная теплоемкость при 20 ° C, кДж / (кг · ° C) 0,54
Теплопроводность при 20 ° C, Вт / (м · К) 18,85
Коэффициент линейного теплового расширения при 25 ° C
8,15
Электрическое сопротивление при 20 ° C
45
Модуль нормальной упругости, гПа 112
Модуль сдвига, гПа 41
Коэффициент Пуассона 0,32
Твердость 130...150
группа металлов Огнеупоры и легкие металлы
Химические свойства титана
Название Параметр
Ковалентный радиус 132
Ионный радиус (+ 4e) 68 (+ 2e) 94
Электроотрицательность (по Полингу) 1,54
Электродный потенциал - 1,63
Степени окисления 2, 3, 4

Предел прочности на разрыв

Чистый титан имеет предел прочности 24.5 кг / мм2. Высоколегированный титан имеет высокие значения прочности на разрыв.

Пластичность

Пластичность - способность деформироваться без разрушения. Пластиковый материал может гнуться, растягиваться и сжиматься.

Чистый титан, выплавленный в электродуговых печах. В зависимости от содержания примесей титан имеет следующие показатели удлинения пластичности 20-40% и сужения поперечного сечения 45-65%.

Пластичность технических титановых сплавов составляет от 70 до 105 кг / мм2.Эти сплавы плавятся в электродуговых печах, имеют удовлетворительную пластичность (10-20%). Сплавы, плавящиеся в индукционной печи, имеют гораздо более высокую прочность.

Твердость

Титан намного тверже алюминия, и его твердость аналогична некоторым термообработанным сталям.

Ударопрочность

Ударопрочность, способность выдерживать ударные нагрузки. Титан - один из немногих металлов, которые наряду с высокой прочностью и пластичностью обладают хорошей ударопрочностью.Самый распространенный метод определения ударопрочности - проверка отказа при изгибе.

Прочность

Титан обладает отличной износостойкостью. Испытания показывают, что предел выносливости составляет 60% от предела прочности.

Ползучесть

Ползучесть - удлинение материала при постоянной нагрузке. Также определяется как сила, необходимая для создания определенного расширения во времени.

Исследования показали, что нелегированный титан имеет низкое сопротивление ползучести, хотя титановые сплавы по этому показателю лучше.

Влияние температурного и деформационного упрочнения на механические свойства. По мере снижения температуры скорость ползучести, прочности, напряжения, усталости и твердости улучшается. Повышение температуры мало влияет на эластичность, но сопровождается повышением прочности и пластичности.

С повышением температуры прочность резко падает, а температура размягчения титана медленнее.

Преимущества и недостатки

Преимущества

  • Низкая плотность (4500 кг / м3) снижает вес материала;
  • Высокая механическая прочность.При высоких температурах (250-500 ° C) титановые сплавы для высокопрочных сплавов превосходят алюминий и магний;
  • Высокая коррозионная стойкость за счет способности титана образовывать тонкую (5-15 мм) твердую оксидную пленку TiO2;
  • Удельная прочность (прочность и плотность) титана почти вдвое превосходит удельную прочность легированных сталей.

Недостатки

  • Материал дорогой, дороже алюминия, меди, магния;
  • Активное взаимодействие при высоких температурах, особенно в жидком виде, со всеми газами, составляющими атмосферу, титан и сплавы можно плавить в вакууме или в инертном газе;
  • Трудности с использованием титанового лома в производстве;
  • Плохие фрикционные свойства из-за прилипания титановых материалов, титан в паре не может работать из-за трения;
  • Склонность многих титановых сплавов к водородной хрупкости и солевой коррозии;
  • Плохая обрабатываемость, такая же обрабатываемость аустенитных нержавеющих сталей;
  • Повышенная реактивность, склонность к росту зерна при высокой температуре и фазовое превращение во время цикла сварки вызывают трудности при сварке титана.

Влияние фазового состава на тепловое расширение сплавов Ti-0.4Al, Ti-2.2Al-2.5Zr и Ti-3Al-2.5V

Основные

Влияние фазового состава на КТР титановых сплавов (Ti-0.4Al, Ti-2.2Al-2.5Zr и Ti-3Al-2.5V).

Зависимость объемной доли β-фазы (V β ) от температуры нагрева была установлена ​​разными методами.

КТР сплавов имеет минимум при температурах, близких к температуре β-перехода сплава.

Минимальное значение CTE зависит от химического состава сплава и может принимать отрицательные значения.

Этот эффект связан с перераспределением легирующих элементов между α- и β-фазами при α → β-превращении.

Abstract

Влияние фазового состава на тепловое расширение Ti-0.Исследованы α-сплавы титана 4Al (ПТ-1М) и Ti-2.2Al-2.5Zr (ПТ-7М), а также α + β-сплав Ti-3Al-2.5V (Grade 9 / PT-3V), используемые для производства труб. . С помощью дилатометрического анализа и термодинамических расчетов с помощью программы Thermocalc установлена ​​зависимость объемной доли β-фазы (V β ) от температуры нагрева сплавов ПТ-1М, ПТ-7М и Ti-3Al-2.5V. . Было предложено объяснение различных значений V β , определенных этими двумя методами. Установлено, что коэффициент теплового расширения (КТР) имеет минимум при температурах, близких к температуре β-перехода (T β ) сплава.Минимальное значение КТР зависит от химического состава сплава: чем выше степень легирования, тем ниже минимальный КТР, и он может принимать отрицательные значения. Этот эффект связан с перераспределением легирующих элементов между α- и β- фазами при α + β → β-превращении в титановых сплавах ПТ-1М, ПТ-7М и Ti-3Al-2.5V.

Ключевые слова

Титановые сплавы

Термический анализ

Термодинамическое моделирование

Тепловое расширение

Фазовый состав

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2020 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Металлы | Бесплатный полнотекстовый | Исследование микроструктуры и коррозионной стойкости титановых сплавов Ti-Al-V, полученных методом искрового плазменного спекания

3.1. Исследование микроструктуры и механических свойств
Частицы всех исходных порошков имели сферическую форму (рис. 1а, б) и близкий по гранулометрическому составу. Размер частиц составлял от 10 до 40 мкм, что соответствует данным сертификата поставщика.Сводка фазового анализа XRD на рисунке 1c показывает, что пики, соответствующие фазе α-Ti, присутствуют только на рентгенограммах порошков. Положения дифракционных пиков на рентгенограммах близки к теоретическим значениям для α-Ti. Это позволяет сделать вывод об отсутствии существенных искажений кристаллической решетки в исходных порошках. СЭМ-изображения микроструктуры спеченных образцов представлены на рисунке 2. Видно, что сплавы имели плотную микроструктуру с хорошо выраженными пластинчатыми зернами. α-фазы.Средний размер (длина) пластинок α-фазы (d α ) в материале Ti (VT1-0) составлял 50–70 мкм, в сплавах Ti5Al2V и Ti6AL4V - 10–15 мкм. До сих пор средний размер зерна в спеченных образцах был близок к размерам исходных частиц. Отметим, что в сплаве Ti5Al2V сформировалась более однородная равноосная микроструктура, чем в Ti6Al4V. Границы зерен α-фазы в сплаве Ti6Al4V имели более светлый контраст в режиме Z-контраста, что свидетельствует о зарождении частиц β-фазы на границах зерен α-фазы (рис. 2d и рис. 3, см. [39,46, 47]).Подобные «легкие» границы зерен были обнаружены и в сплаве Ti5Al2V, хотя их объемная доля была значительно ниже, чем в сплаве Ti6Al4V (рис. 3).

Плотность сплавов Ti была достаточно высокой. Для сплавов Ti, Ti5Al2V и Ti6Al4V эти значения составляли 99,77% (4,49 г / см 3 ), 97,63% (4,393 г / см 3 ) и 98,42% (4,429 г / см 3 ), соответственно. Отметим, что в микроструктуре сплавов не обнаружено крупных пор.

Анализ результатов XRD, представленных на рисунке 4, показал, что в образце Ti (сплав VT1-0) наблюдаются только пики, соответствующие α-фазе (PDF № 00-044-1294, ICSD № 4390).В образцах Ti6Al4V и Ti5Al2V обнаружены две фазы. Структуры этих двух соответствовали фазам α-Ti и β-Ti (PDF № 01-074-7075, ICSD № 44391). Других кристаллических фаз не обнаружено. Количественный фазовый анализ, проведенный методом RIR, показал, что массовая доля частиц β-фазы в сплавах Ti5Al2V и Ti6Al4V составляет ~ 1,5% и около 5% соответственно. Никаких пиков XRD, соответствующих зарождению других фаз (например, α ’или α”), которые могут зародиться в этих сплавах при высокотемпературной пластической деформации [48,49], не наблюдалось.Параметры элементарной ячейки α-Ti в спеченных образцах были близки к таковым в исходных порошках.

Средние значения твердости сплавов Ti, Ti5Al2V и Ti6Al4V составили 1,8–1,9 ГПа, 3,3–3,4 ГПа и около 3,2 ГПа соответственно. Значения твердости центральных частей образцов (зона 1) были ниже, чем на краях образцов, прилегающих к графитовой форме (зона 2), недостаточно (на ~ 0,1 ГПа). Все отпечатки алмазного пирамидального индентора имели правильную форму без трещин.

Следует отметить, что сплавы Ti, полученные методом SPS, обладают достаточно высокой твердостью (в 1,3–1,5 раза превышающей твердость крупнозернистых сплавов аналогичного состава, полученных по традиционной технологии горячей деформации в β-области). В частности, твердость сплава Ti5Al2V, полученного методом SPS (3,3–3,4 ГПа), была значительно выше твердости крупнозернистого сплава Ti5Al2V с размерами зерен 10–50 мкм (~ 2,0–2,1 ГПа [39,46]). . Это довольно неожиданный результат, поскольку параметры микроструктуры сплавов Ti, полученных SPS и традиционным методом горячей деформации, достаточно близки.Как видно из таблицы 1, высокие значения твердости характерны для сплавов Ti, полученных методом SPS.

Высокая твердость сплавов Ti не может быть связана с внутренними напряжениями, которые могут возникать в образцах в результате пластической деформации в процессе спекания. Анализ результатов XRD с использованием модели Вильямсона-Холла показал, что величиной внутреннего микронапряжения можно пренебречь.

Высокие механические свойства образцов сплава Ti подтверждены результатами механических испытаний на растяжение.Диаграммы растяжения «напряжение (σ) – деформация (ε)» представлены на рисунке 5. Видно, что предел прочности (σ b ) образцов высокий. В частности, для сплава Ti5Al2V оно составляло ~ 1160–1170 МПа. Значение σ b близко к пределу прочности сплава Ti5Al2V после равноканального углового прессования (~ 1050 МПа) [46]. Величина прочности на разрыв для сплава Ti и Ti6Al4V, полученных методом SPS, также была очень высокой и составляла 570–580 МПа и 1030–1040 МПа соответственно.Важно отметить, что сплавы Ti, полученные методом SPS, обладают очень хорошей пластичностью. Как видно на рис. 5, на кривых растяжения наблюдались стадии устойчивого (равномерного) пластического течения. Величина предельного удлинения до разрушения в сплавах Ti, Ti5Al2V и Ti6Al4V составляла 34–35%, 14–15% и 25–26% соответственно. Это достаточно высокие характеристики, указывающие на перспективность формирования в этих сплавах состояния с одновременным повышением прочности и пластичности с помощью СПС. Сравнение результатов механических испытаний с данными, приведенными в таблице 1, показывает, что полученные значения предела прочности на разрыв для сплава Ti5Al2V являются рекордными (сплав Ti5Al2V является российским аналогом Grade 9, но отличается повышенным содержанием Al).Результаты фрактографического анализа изломов образца сплава Ti после испытаний на растяжение при комнатной температуре представлены на рисунке 6. Изломы образца были однородными, дефектов излома не наблюдалось. Микроструктуру трещин классифицировали согласно [50]. На поверхностях излома титановых образцов можно выделить зоны возникновения и распространения трещин и зоны разрушения. Соответствующие зоны обозначены цифрами «1» и «2» на рисунке 6b, e. Области разрушения по плоскостям скольжения занимают почти всю верхнюю часть излома образца ВТ1-0 (рис. 6в).Зона разрушения представляет собой набор вытянутых ямок разного размера (рис. 6г). Структура изломов образцов Ti6Al4V имела те же характеристики площадей, что и изломы образцов Ti VT1-0 (рис. 6д – ж). Изломы образцов сплава Ti5Al2V имели более сложный характер (рис. 7). Поверхности излома были неоднородными по макрогеометрии; можно выделить зоны разрушения. Очагов деструкции не обнаружено. Зона возникновения и медленного распространения трещины (обозначена цифрой 1 на рисунке 7a, увеличенное изображение показано на рисунке 7b), зона быстрого распространения трещины (отмечена цифрой 2 на рисунке 7a, увеличенное изображение изображение показано на рисунке 7c), и зона разрушения (отмечена цифрой «3» на рисунке 7a, увеличенное изображение показано на рисунке 7d), а также дефекты круглой или эллипсоидальной формы и размером около 100–150 мкм (отмечены значком «4» на рисунке 7a, увеличенные изображения, показанные на рисунке 7e, f), наблюдались на трещине.Зона возникновения и распространения трещины представляет собой совокупность неглубоких ямок, что косвенно свидетельствует о небольшой степени деформации растяжения. Наблюдалось хрупкое разрушение в зоне дефекта, состоящей из скола и граней скола (рис. 7д, е). На наш взгляд, наличие единичных крупных оксидных частиц в исходном порошке может быть одной из причин образования дефектов характерной округлой формы.
3.2. Исследования коррозионной стойкости
После испытания HSC на поверхности образцов Ti наблюдались плотные темные пленки с некоторыми светлыми включениями NaCl (рис. 8a).После ополаскивания в горячей воде, приводящей к растворению соли, на поверхности образцов наблюдались толстые темные пленки с некоторыми равномерно распределенными порами (рис. 8b). Наличие пор в пленках свидетельствует о том, что процесс HSC протекает с выделением газовой фазы TiCl 4 (см. [5]). Обобщая результаты фазового анализа XRD, представленные на рисунке 9, оксиды Na 4 Ti 5 O 12 (PDF # 00-052-1814, ICSD # 170677), TiO 2 (PDF # 00-021-1276, ICSD # 62678) и Ti 3 O 5 (PDF # 01 -072-2101, ICSD №20361) в процессе тестирования HSC (рисунок 9).Также хорошо выраженные высокоинтенсивные пики NaCl (PDF # 00-005-0565, ICSD # 61662) видны на кривых XRD. Обратите внимание, что пики XRD соответствуют NaCl и Na 4 Ti 5 O 12 оксид исчез после полоскания в горячей воде. Это позволяет предположить, что оксид Na 4 Ti 5 O 12 образуется на внешних сторонах темных пленок, тогда как оксиды Ti TiO 2 и Ti 3 O 5 на внутренних сторонах соседние с образцами сплава Ti.Это подтверждает данные [5] о многостадийности процесса HSC сплавов Ti и о многослойном характере получаемых пленок косвенно [7]. Фотографии полированных боковых поверхностей после испытаний HSC представлены на рисунке 10. Как видно из рис. Как видно из рис. 10а, г, на поверхности образцов Ti (VT1-0) после испытаний HSC наблюдалась интенсивная равномерная коррозия и уменьшение размеров образцов. Следов локальной коррозии не наблюдалось. Также следы межкристаллитной коррозии (IGC) наблюдались на поверхности Ti-сплавов Ti5Al2V и Ti6Al4V; общая коррозия образцов практически отсутствовала (рисунок 10).Средняя глубина коррозионных дефектов в сплавах Ti5Al2V и Ti6Al4V составляла 40–50 мкм и 20–40 мкм соответственно. Отметим, что средняя глубина коррозионных дефектов в образцах сплава Ti5Al2V, полученных методом SPS (40–50 мкм), была значительно меньше, чем у крупнозернистых образцов сплава Ti5Al2V в исходном состоянии, испытанных в тех же условиях HSC (~ 400–600 мкм [46]), что качественно согласуется с результатами исследования изменения массы образцов после коррозионных испытаний.Эти исследования показали, что масса образца Ti уменьшается на Δm ~ 0,63 г, тогда как масса сплава Ti6Al4V на Δm = 1,7 · 10 −3 г за 500 ч испытаний. Масса образца сплава Ti5Al2V не изменилась в пределах погрешности измерения (± 0,00035 г). Измерения массы образцов проводили после ополаскивания в потоке горячей воды, позволяющей удалить легкорастворимые отложения NaCl и Na 4 Ti 5 O 12 . Пока что скорости коррозии (показатели глубины коррозии) образцов из Ti (диаметр 20.3 мм, высота 5,5 мм) и Ti6Al4V (диаметр 20,4 мм, высота 6,9 мм) составляли ~ 0,77 и ~ 2,2 · 10 −3 мм / год соответственно. До сих пор образцы Ti в условиях HSC имели 6–7 класс коррозионной стойкости, вызванной в основном интенсивной общей (однородной) коррозией. Сплав Ti6Al4V имел 2-й класс коррозионной стойкости, тогда как сплав Ti5Al2V, полученный методом SPS, имел 1-й класс коррозионной стойкости. Более высокая скорость коррозии образцов Ti по сравнению с Ti5Al2V и Ti6Al4V наблюдается на рисунке 10d.Как видно на рисунке, образец Ti имел значительно меньшую толщину после испытания HSC. Результаты электрохимических исследований коррозионной стойкости сплавов Ti, полученные с помощью SPS, представлены на Рисунках 11 и 12. Как можно видеть из рисунка 11 пассивация, начиная с потенциала около -200 мВ, четко проявляется на потенциометрических зависимостях i (E) всех исследованных сплавов Ti (зона 1). Плотности тока на этих стадиях были очень низкими и близкими друг к другу для всех сплавов.Наблюдалось увеличение максимальной плотности тока i max при потенциале пассивации Е p (1) ~ -370 ± 10 мВ с увеличением содержания легирующей примеси. Самые низкие значения i max (i max (1) , i max (2) ) наблюдались для материала ВТ1-0, самые высокие - для сплавов Ti5Al2V и Ti6Al4V (Рисунок 11). Плотности тока коррозии на кривых реактивации i max (2) были в ~ 2–2,5 раза выше, чем на кривых пассивации i max (1) .

Аналогичные результаты были получены при электрохимических исследованиях коррозионной стойкости в зоне 2 (кромки) образцов титановых сплавов. Отметим, что значения потенциала пассивации Е p (2) в Зоне 2 были близки к значениям Е p (1) . Однако максимальные значения плотности тока коррозии на кривых реактивации i max (2) были существенно ниже и были близки к i max (1) .

Как видно из рисунка 12а, значения потенциала сплава при хронопотенциодинамических испытаниях в водном растворе 0.2% HF + 10% HNO 3 быстро достигают стационарных значений Е st (которые представлены на рисунке 12b). Отметим, что значения потенциала Е st смещаются в отрицательную область с увеличением уровня легирования сплавов и увеличением объемной доли частиц β-фазы. Также интересно отметить, что значения Е st для центральных частей образцов из всех сплавов были более положительными, чем для сторон образцов, непосредственно контактирующих с графитовой формой.Аналогичные результаты были получены при анализе зависимостей lgi (E). Результаты электрохимических испытаний и анализа кривых lgi (E) приведены в таблице 3. Как видно из рисунка 12, повышение уровня легирования привело к смещению потенциала коррозии Е cor в сторону более отрицательной области. . Также материалы центральных частей образцов имели более положительные значения потенциала коррозии Е cor , чем материалы краев образцов (на ~ 10–20 мВ).Анализ данных, представленных на рисунке 12d, показывает, что плотность тока коррозии увеличивается с увеличением уровня легирования. Наиболее ярко это увеличение было выражено для центральных частей образцов (зона 1), тогда как изменения плотности тока коррозии в зоне 2 были не столь значительными. Отметим, что значения плотности тока коррозии для образцов сплава, полученных методом SPS, были сопоставимы со значениями i cor для крупнозернистого сплава (~ 1,07 мА / см 2 ) и для УМЗ Ti2.Сплав 5Al2Zr (российское промышленное название ПТ-7М) испытан в той же среде (0,80–1,16 мА / см 2 ) [15]. Плотности тока коррозии для образцов сплава Ti5Al2V, полученных методом SPS, были сопоставимы со значениями i cor для крупнозернистых (~ 0,66 мА / см 2 ) и УМЗ (~ 1,3 мА / см 2 ) сплавов. Ti5Al2V после диффузионной сварки SPS [51]. На сегодняшний день образцы сплава Ti, полученные методом SPS, имеют высокую коррозионную стойкость, сравнимую с коррозионной стойкостью промышленных сплавов Ti, изготовленных по традиционной технологии (горячая деформация в β-области с постепенным понижением температуры от β-области до (α + β) -он).Результаты исследований поверхности образцов после электрохимических испытаний свидетельствуют о том, что процесс коррозионного разрушения носит преимущественно межкристаллитный характер (см. Рисунок 13). В двухфазном α + β-сплаве Ti6Al4V наблюдается более интенсивное коррозионное разрушение границ зерен по сравнению с α-сплавом Ti5Al2V. Это, на наш взгляд, также косвенно свидетельствует о том, что параметры (размер, объемная доля, характер пространственного распределения, химический состав) частиц β-фазы имеют наиболее существенное влияние на коррозионную стойкость титановых сплавов SPSed.

Твердость сплавов Ti после длительного (500 ч) испытания HSC при 250 ° C осталась очень высокой. Средняя твердость Ti составила 1,9 ГПа, сплавов Ti5Al2V и Ti6Al4V - 3,4 ГПа и 3,3 ГПа соответственно. Существенных различий в значениях твердости центральных частей образцов и сбоку не наблюдалось. Отпечатки алмазного пирамидального индентора имели правильную форму. Отсутствие трещин свидетельствует о сохранении пластичности спеченных образцов сплава Ti.

Обобщая результаты экспериментальных исследований, можно сделать вывод, что образцы, полученные методом SPS, обладают высокой твердостью и коррозионной стойкостью.Однако наблюдались существенные различия в коррозионных свойствах центральных частей образцов и кромок образцов.

Конкуренция L12-D022 в псевдобинарных (Pt, Rh) 3V, Pt3 (V, Ti) и (Pd, Rh) 3V сплавах: фазовая стабильность и электронная структура

Конкуренция L12-D022 в псевдобинарных (Pt, Rh) Сплавы 3V, Pt3 (V, Ti) и (Pd, Rh) 3V: фазовая стабильность и электронная структура | Мета

Письма с физическим обзором

E CabetA Loiseau

Реферат

Реферат отсутствует.

Ссылки

15 марта 1989 г. · Physical Review. B, Конденсированные вещества · S PeiG M Stocks

1 ноября 1994 г. · Physical Review. Б. Конденсированные вещества · М. Баррачина Франсуа

15 июля 1994 · Physical Review. Б. Конденсированные вещества · Д. Д. Джонсон Ф. Дж. Пински

15 августа 1994 г. · Physical Review. Б. Конденсированные вещества · Н. М. Розенгард, Х. Л. Скривер

15 сентября 1995 г. · Physical Review. B, Конденсированное вещество · C Wolverton, A Zunger

25 мая 1987 г. · Письма с физическим обзором · F SolalA Loiseau

14 августа 1995 г. · Письма с физическим обзором · ZW LuA Zunger


Цитирование

11 июля 2020 г. · Журнал молекулярной графики и моделирования · Трад Ходжа Сяотян Ван


Трендовые каналы

COVID-19

Коронавирусы включают большое семейство вирусов, вызывающих простуду, а также более серьезные заболевания, такие как продолжающаяся вспышка коронавирусной болезни 2019 (COVID-19; формально известный как 2019-nCoV).Коронавирусы могут передаваться от животных человеку; симптомы включают жар, кашель, одышку и затрудненное дыхание; в более тяжелых случаях заражение может привести к летальному исходу. Этот канал охватывает недавние исследования COVID-19.

Наследственная сенсорная вегетативная невропатия

Наследственные сенсорные вегетативные невропатии - это группа наследственных нейродегенеративных заболеваний, клинически характеризующихся потерей чувствительности и вегетативной дисфункцией. Вот последние исследования этих невропатий.

Развитие плюрипотентности

Плюрипотентность относится к способности клетки развиваться в три первичных слоя зародышевых клеток эмбриона. Этот канал посвящен механизмам, лежащим в основе эволюции плюрипотентности. Вот последнее исследование.

Синдром хронической усталости

Синдром хронической усталости - заболевание, характеризующееся необъяснимой инвалидизирующей усталостью; патология которого не до конца изучена. Узнайте о последних исследованиях синдрома хронической усталости здесь.

Комплекс ядерных пор в ALS / FTD

Изменения в ядерно-цитоплазматическом транспорте, контролируемом комплексом ядерных пор, могут быть вовлечены в патомеханизм, лежащий в основе множественных нейродегенеративных заболеваний, включая боковой амиотрофический склероз и лобно-височную деменцию. Вот последние исследования комплекса ядерных пор при ALS и FTD.

Синдром Ландау-Клеффнера

Синдром Ландау Клеффнера (LKS), также называемый инфантильной приобретенной афазией, приобретенной эпилептической афазией или афазией с судорожным расстройством, представляет собой редкий детский неврологический синдром, характеризующийся внезапным или постепенным развитием афазии (неспособностью к понимать или выражать язык) и аномальной электроэнцефалограмме.Ознакомьтесь с последними исследованиями LKS здесь.

Острый геморрагический лейкоэнцефалит

Острый геморрагический лейкоэнцефалит - редкая форма острого диссеминированного энцефаломиелита, характеризующаяся острым воспалением головного и спинного мозга, которое вызывает демиелинизацию и кровотечение. Это часто приводит к летальному исходу, хотя может оказаться полезным лечение иммунодепрессантами и плазмаферез. Здесь вы найдете последние исследования об остром геморрагическом лейкоэнцефалите.

Микробицид

Микробициды - это продукты, которые можно наносить на поверхности слизистой оболочки влагалища или прямой кишки с целью предотвращения или, по крайней мере, значительного снижения передачи инфекций, передаваемых половым путем.Вот последние исследования микробицидов.

Теория Хебба

Теория Хебба - это нейробиологическая теория, утверждающая, что увеличение синаптической эффективности возникает в результате многократной и постоянной стимуляции постсинаптической клетки пресинаптической клеткой. Здесь вы найдете последние исследования по теории Хебба.

Сопутствующие документы

Physical Review. B, конденсированное вещество

RS PatrickM A Berding

Physical Review. B, Конденсированные вещества

Дж. Кудрновск, Н. Е. Кристенсен

Physical Review.B, конденсированное вещество

L W ZhouS Foner

Physical Review. B, конденсированное вещество

J A GotaasT O Brun

Письма с физическим обзором

J HwangR Chow

/ документы / l12-d022-Competition-in-the-pseudobinary-pt-rh4v / 10060885

Новые способы изменения структуры сплавов для атомной энергетики, разработанные российскими учеными

Новые строительные материалы и технологии открывают возможности для производства более компактного и легкого теплообменного оборудования для атомной промышленности с повышенной надежностью и коррозионной стойкостью

Возможности создания нового оборудования для атомной энергетики во многом определяются свойствами конструкционных материалов, производимых отраслью.Промышленное производство труб из титановых сплавов в сочетании с развитием технологии их сварки позволило повысить надежность теплообменных элементов, ранее изготовленных из существенно менее коррозионно-стойких труб из аустенитных сталей.

Это позволяет значительно увеличить срок службы теплообменного оборудования, а также значительно снизить вес теплообменников, поскольку плотность титана заметно меньше плотности стали.В настоящее время теплообменное оборудование из титановых сплавов широко используется в атомной энергетике, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Как правило, эти теплообменники должны быть высоконадежными, так как межконтурные протечки рабочих сред недопустимы.

Работа группы исследователей кафедры физики металлов Научно-исследовательского физико-технического института Университета Лобачевского (УНН ПТРИ) показывает, что за счет оптимизации структуры можно значительно улучшить характеристики титановых сплавов без дополнительного легирования. с дорогими компонентами, такими как металлы платиновой группы или редкоземельные элементы.

В рамках НИР по заказу нижегородского предприятия Госкорпорации «Росатом» ОАО «ОКБМ Африкантов» с 2010 года УНН ПТРИ работает над созданием наномодифицированных α- и псевдо-α титановых сплавов ПТ-7М (Ti -2.5Al-2.5Zr) и ПТ-3В (Ti-5Al-2V), которые широко используются в теплообменном оборудовании в атомной энергетике.

По словам Алексея Нохрина, заведующего лабораторией диагностики материалов УНН ПТРИ, эта задача очень сложная, так как необходимо обеспечить не только повышение стойкости титановых сплавов к локальным видам коррозии, но и улучшение их эксплуатационных свойств. , такие как прочностные характеристики, коррозионно-усталостная прочность, сопротивление водородному охрупчиванию и некоторые другие параметры.

«Это довольно нетривиальная задача, поскольку объемная доля упрочняющих частиц β-фазы в этих титановых сплавах очень мала, и для повышения твердости сплавов пришлось использовать некоторые другие методы контроля структуры. Для решения этой проблемы было предложено использовать технологии деформационного наноструктурирования, позволяющие одновременно снизить зеренную структуру до нано- и субмикронного уровней, а также значительно снизить локальную концентрацию коррозионных примесей на границах зерен », - говорит Алексей Нохрин.

С 2010 по 2015 г. эта работа проводилась в УНН ПТРИ при финансировании и участии ОАО «ОКБМ Африкантов», а в 2016 г. поддержана грантом Российского научного фонда. Руководит исследованиями Владимир Копылов, приглашенный ведущий научный сотрудник (Физико-технический институт НАН Беларуси, Минск), с которым кафедру физики металлов ПТРИ УНН связывают давние плодотворные отношения. Владимир Копылов и профессор Владимир Сегал являются авторами технологии равноканального углового прессования (РКУП), суть которой заключается в проталкивании металлической заготовки через два канала круглого или квадратного сечения, соединенных между собой на заданном расстоянии. угол (обычно 90 °).

«Для получения образцов титановых сплавов мы использовали современное оборудование для комплексной многоступенчатой ​​деформационной обработки, ковочно-ротационную машину R5-4-21 HIP (Германия) и итальянский гидравлический пресс Ficep HF400L с номинальным усилием до 400 тонн. Это позволило нам сначала сформировать однородную субмикрокристаллическую структуру в титановых сплавах методом РКУП, а затем изготовить из этих сплавов титановые стержни длиной более метра », - поясняет Юрий Лопатин, руководитель лаборатории технологии металлов УНН ПТРИ.

Предложенные подходы продемонстрировали очень высокую эффективность технологий деформационной обработки. Стендовые коррозионные испытания, проведенные в ОАО «ОКБМ Африкантов», показали, что титановые сплавы с оптимизированной структурой обладают уникальными свойствами. В частности, субмикрокристаллические образцы из сплава ПТ-3В показали в 4-6 раз более высокую стойкость, а наноструктурированные образцы из сплава ПТ-7М - в 3-5 раз более высокую стойкость к солевой коррозии по сравнению со стандартными образцами из промышленных титановых сплавов.

За счет формирования мелкозернистой структуры исследователям УНН ПТРИ совместно с коллегами из ОАО ОКБМ Африкантов удалось одновременно повысить твердость и коррозионно-усталостную прочность сплавов в 1,5-2 раза при сохранении их пластичности на уровне, достаточном для безопасная эксплуатация теплообменных труб.

Тогда перед исследователями стояла новая задача: сохранить мелкозернистую структуру при изготовлении оборудования из сварных титановых сплавов.

«... Практически сразу встала задача по сварке этих сплавов, - продолжает Алексей Нохрин. «Бесполезно иметь структуру с уникальной прочностью и коррозионной стойкостью в титановом сплаве, если при его сварке плавлением вы« разрушите »эту уникальную структуру и получите обычный сварной шов, который будет« слабым »местом теплообмена. трубка ... Эксперименты показали, что широко используемые технологии аргонодуговой и электронно-лучевой сварки приводят к резкому ухудшению свойств сварных соединений наших материалов... ».

Для решения этой проблемы команда UNN PTRI использовала новую технологию высокоскоростного электроимпульсного нагрева под давлением, которая является разновидностью технологии искрового плазменного спекания.

Данная технология реализована с использованием системы высокоскоростного электроимпульсного нагрева «Dr. Агломерационная модель SPS-625 (Япония). Эти испытания проводились в Лаборатории технологии керамики УНН ПНИИ под руководством заведующего лабораторией Максима Болдина.

Предварительные исследования показывают, что новая технология высокоскоростной твердофазной диффузионной сварки позволяет формировать в сварном шве непористую мелкозернистую структуру.Благодаря этому сварной шов имеет высокую твердость и коррозионную стойкость. Ширина сварного шва очень мала и видна только в микроскоп при большом увеличении.

«Использование таких конструкционных материалов и технологий открывает новые возможности для конструкторов: можно делать теплообменное оборудование более компактным и легким без ущерба для надежности. Он будет менее подвержен кратковременному сверхкритическому увеличению коррозионной агрессивности рабочих сред в процессе эксплуатации », - комментирует Максим Болдин.

Результаты работы опубликованы в Journal of Alloys and Compounds (2019, т.785, с.1233-1244; 2019, т.790, с.347-362). Результаты испытаний высокоскоростной диффузионной сварки титановых сплавов опубликованы отдельной главой в коллективной монографии «Искровое плазменное спекание материалов» (2019 г., Глава 24, с. 703-711, https://doi.org/10.1007). / 978-3-030 -05327-7_24), опубликованном Springer Nature (Швейцария, Базель).

Конструкторское бюро экспериментального машиностроения им. Африкантова (ОКБМ Африкантова) входит в машиностроительный холдинг ОАО «Атомэнергомаш» и входит в состав корпорации «Росатом».ОКБМ - крупнейший российский разработчик и производитель различных типов реакторных установок и оборудования для атомных электростанций.

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *