Влияние температурно-скоростных параметров обработки на структурно-фазовое состояние и свойства сплава на основе алюминида титана Ti2AlNb

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методами дифференциального термического анализа, растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного фазового анализа, микроиндентирования изучено изменение структуры, фазового состава, микротвердости, контактного модуля упругости жаропрочного сплава на основе интерметаллида титана Ti2AlNb в условиях варьирования скорости охлаждения (10…80 °/мин) с температур нагрева 950 и 970 °С. По результатам работы построены термокинетические диаграммы распада высокотемпературного β(B2)-твердого раствора.

Об авторах

С. Л. Демаков

ФГАОУ ВО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.g.illarionov@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Ф. В. Водолазский

ФГАОУ ВО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.g.illarionov@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

А. Г. Илларионов

ФГАОУ ВО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.g.illarionov@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002; ул С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

М. А. Шабанов

ФГАОУ ВО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.g.illarionov@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

М. С. Карабаналов

ФГАОУ ВО Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.g.illarionov@urfu.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

Список литературы

  1. Kumpfert J. Intermetallic alloys based on orthorhombic titanium aluminide // Adv. Еng. Mater. 2001. V. 3. № 11. P. 851–864.
  2. Ночовная Н.А., Базылева О.А., Каблов Д.Е., Панин П.В. Интерметаллидные сплавы на основе титана и никеля. (2-е издание с изменениями и дополнениями). Москва, 2019. 316 с.
  3. Chen W., Li J.W., Xu L., Lu B. Development of Ti2AlNb alloys: opportunities and challenges // Adv. Mater. & Processes. 2014. V. 5. P. 23–27.
  4. Niu H.Z., Chen Y.F., Zhang D.L., Zhang W., Zhang P.X. Fabrication of a powder metallurgy Ti2AlNb-based alloy by spark plasma sintering and associated microstructure optimization // Materials and Design. 2016. V. 89. P. 823–829.
  5. Zhou Y.H., Li W.P., Wang D.W., Zhang L., Ohara K., Shen J., Ebel T., Yan M. Selective laser melting enabled additive manufacturing of Ti22Al25Nb intermetallic: Excellent combination of strength and ductility, and unique microstructural features associated // Acta Materialia. 2019. V. 173. P. 117‒129.
  6. Polozov I., Sufiiarov V., Kantyukov A., Razumov N., Goncharov I., Makhmutov T., Silin A., Kim A., Starikov K., Shamshurin A., Popovich A. Microstructure, densification, and mechanical properties of titanium intermetallic alloy manufactured by laser powder bed fusion additive manufacturing with high-temperature preheating using gas atomized and mechanically alloyed plasma spheroidized powders // Additive Manufacturing. 2020. V. 34. Р. 101374.
  7. Li Zixiang, Cui Yinan, Li Wang, Zhang Haoyu, Liang Zhiyue, Liu Changmeng, Du Dong. An investigation into Ti-22Al-25Nb in-situ fabricated by electron beam freeform fabrication with an innovative twin-wire parallel feeding method // Additive Manufacturing 2022. V. 59. Р. 102552.
  8. Illarionov A.G., Stepanov S.I., Naschetnikova I.A., Popov A.A., Soundappan P., Thulasi Raman K.H. and Suwas S. A Review – Additive Manufacturing of Intermetallic Alloys Based on Orthorhombic Titanium Aluminide Ti2AlNb // Materials. 2023. V. 16. № 3. P. 991
  9. Zheng Y., Zeng W., Li D., Xu J., Ma X., Liang X., Zhang J. Orthorhombic precipitate variant selection in a Ti2AlNb based alloy // Mater. Des. 2018. V. 158. P. 46–61.
  10. Shao B., Shan D., Guo B., Zong Y. Plastic deformation mechanism and interaction of B2, α2, and O phases in Ti-22Al-25Nb alloy at room temperature // Int. J. Plast. 2019. V. 113. P. 18–34.
  11. Guo Q., Li Y., Chen B., Ding R., Yu L., Liu Y. Effect of High-Temperature Ageing on Microstructure and Creep Properties of S31042 Heat-Resistant Steel // Acta Metall. Sin. 2021. V. 57. P. 82–94.
  12. Zhang X., Li H., Zhan M., Zheng Z., Gao J., Shao G. Electron force-induced dislocations annihilation and regeneration of a superalloy through electrical in-situ transmission electron microscopy observations // J. Mater. Sci. Technol. 2020. V. 36. P. 79–83.
  13. Banerjee D. The intermetallic Ti2AlNb// Prog. Mater. Sci. 1997. V. 42. P. 135–158.
  14. Sarosi P.M., Hriljac J.A., Jones I.P. Atom location by channelling-enhanced microanalysis and the ordering of Ti2AlNb // Philos. Mag. A. 2003. V. 83. P. 4031–4044.
  15. Muraleedharan K., Nandy T.K., Banerjee D., Lele S. Phase stability and ordering behaviour of the O phase in Ti-Al-Nb alloys // Intermetallics. 1995. V. 3. P. 187–199.
  16. Илларионов А.Г., Демаков С.Л., Водолазский Ф.В., Степанов С.И., Илларионова С.М., Шaбанов М.А., Попов А.А. Cплавы на основе орторомбического интерметаллида титана Ti2AlNb: фазовый состав, легирование, структура, свойства // Металлург. 2023. № 3. С. 42–54.
  17. Goyal K., Sardana N. Mechanical Properties of the Ti2AlNb Intermetallic: A Review // Trans Indian Inst Met. 2021. V. 74. № 8. P. 1839–1853.
  18. Иванов В.И., Ночовная Н.А. Перспективы применения жаропрочных материалов на основе алюминидов титана// Титан. 2007. № 1. С. 44–48.
  19. Skvortsova S.V., Il’in А.А., Mamonov А.М., Nochovnaya N.А., Umarova О.Z. Structure and properties of semifinished sheet products made of an intermetallic refractory alloy based on Ti2AlNb // Mater. Sci. 2016. V. 51. No. 6. P. 821–826.
  20. Zhou Y.H., Wang D.W., Song L.J., Mukhtar A., Huang D.N., Yang C., Yan M. Effect of heat treatments on the microstructure and mechanical properties of Ti2AlNb intermetallic fabricated by selective laser melting // Mater. Sci. & Eng. A. 2021. V. 817. P. 141352.
  21. Yang X., Zhang B., Bai Q., Xie G. Correlation of microstructure and mechanical properties of Ti2AlNb manufactured by SLM and heat treatment // Intermetallics. 2021. V.139. P. 107367.
  22. Demakov S.L., Komolikova E.M., Vodolazskii F.V., Popov A.A. A Diagram of isothermal decomposition of the β-phase in Ti-22Al-26Nb-0.5Zr-0.4Mo Alloy // Mater. Sci. 2008. V. 44. No. 3. P. 374–379.
  23. Bu Z.Q., Zhang Y.G., Yang L., Kang J.M., Li J.F. Effect of cooling rate on phase transformation in Ti2AlNb alloy // J. Alloys and Compounds. 2022. № 893. P. 162364.
  24. Уэндландт У. Термические методы анализа. М.: Мир, 1978. 527 с.
  25. Sadi F.A., Servant C. On the B2→O phase transformation in Ti–Al–Nb alloys // Mater. Sci. Eng.: A. 2003. V. 346. P. 19–28.
  26. Illarionov A.G., Grib S.V., Popov A.A. Phase transformations in the quenched alloy based on orthorhombic titanium aluminide during heating // Solid State Phenomena. 2021. V. 316. P. 473–478.
  27. Демаков С.Л., Водолазский Ф.В., Рыжков М.А., Степанов С.И., Гадеев Д.В. Термокинетические диаграммы превращения β-фазы сплава ВТ8М// Титан. 2012. № 2. С. 29–34.
  28. Zavodov A.V., Nochovnaya N.A., Lyakhov A.A., Filonova E.V. Effect of deformation band on the strength of a rolled plate of intermetallic titanium alloy based on Ti-22Al-25Nb system // Mater. Characterization. 2021. V. 180. P. 111438.
  29. Колачев Б.А., Егорова Ю.Б., Белова С.Б. О связи температуры α + β → β-перехода промышленных титановых сплавов с их химическим составом // Металловедение и термич. обр. металлов. 2008. № 8. С. 10‒14.
  30. Александров В.К., Аношкин А.Ф., Белозеров А.П., Бочвар Г.А., Брун М.Я., Гельман А.А., Данилкин В.А., Дьяконов Ю.А., Евменов О.П., Ерманок М.З., Илларионов Э.И., Исаев А.А., Казаков К.А., Королева А.И., Корякин С.С., Кушакевич С.А., Ледер О.Р., Ловцов В.М., Локшин М.З., Микляев П.Г., Павлов С.В., Перцовский Н.З., Пилипенко А.Л., Плотников Т.П., Полькин И.С., Русанов Н.В., Сигалов Ю.М., Слобцов П.И., Согришин Ю.П., Соболев Ю.П., Тетюхин В.В., Тимофеева Л.Н., Усова ВВ., Цапалова Н.К., Шамраев В.Н., Шаханова Г.В., Шилин О.К. Полуфабрикаты из титановых сплавов / Под ред. А.Ф. Аношкина, М.З. Ерманока. М.: ВИЛС, 1996. 581 с.
  31. Хаджиева О.Г., Илларионов А.Г., Попов А.А. Влияние старения на структуру и свойства закаленного сплава на основе орторомбического алюминида титана (Ti2AlNb) // ФММ. 2014. Т. 115. № 1. С. 14–22.
  32. Kestner-Weykamp H.T., Ward C.H., Broderick T.F., Kaufman M.J. Microstructures and phase relationships in the Ti3Al + Nb system // Scripta Metal. 1989. V. 23. P. 1697‒1702.
  33. Tretyachenko L. Aluminium–Niobium–Titanium, in: Landolt-Bornstein, ¨Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology (New Series), Group IV: Physical Chemistry. Ed.W. Martinsen, “Ternary Alloy Systems. Phase Diagrams, Crystallographic and Thermodynamic Data Critically Evaluated by MSIT”. G. Effenberg, S. Ilyenko (Eds.). Springer-Verlag. 2005. V. 11A3. P. 334–379.
  34. Окишев К.Ю. Кристаллохимия и дефекты кристаллического строения. Учебное пособие. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. 97 с.
  35. Попов А.А., Илларионов А.Г., Гриб С.В., Демаков С.Л., Карабаналов М.С., Елкина О.А. Фазовые и структурные превращения в сплаве на основе орторомбического алюминида титана // ФММ. 2008. Т. 106. № 4. С. 414–425.
  36. Попов А.А., Гадеев Д.В., Илларионов А.Г., Демаков С.Л. Способ определения температуры полного полиморфного превращения жаропрочных двухфазных титановых сплавов (альфа+бета)- мартенситного класса Патент на изобретение RU2498280C1, 10.11.2013. Заявка № 2012120737/28 от 18.05.2012.
  37. Демаков С.Л., Водолазский Ф.В. Исследование влияния температуры закалки на структуру и свойства сплава Ti – 19,6Al – 12,4Nb – 1,5V – 0,9Zr – 0,6Mo // Металловедение и термич. обр. металлов. 2018. № 5. С. 35–41.
  38. Demakov S., Kylosova I., Stepanov S., Bönisch M. A General model for the crystal structure of orthorhombic martensite in ti alloys // Acta Crystallographica Section B: Structural Science, Crystal Engineering and Materials. 2021. Т. 77. № 2. С. 749‒762.
  39. Demakov S.L., Stepanov L.S., Popov A.A. Phase transformations in an α2 titanium superalloy: I. Effects of the quenching temperature and time at quenching temperature on the phase composition and structure of the alloy // Phys. Met. Metal. 1998. Т. 86. № 5. С. 497‒502.
  40. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. 320 с.
  41. Zhou Y.H., Wang D.W., Song L.J., Mukhtar A., Huang D.N., Yang C., Yan M. Effect of Heat Treatments on the Microstructure and Mechanical Properties of Ti2AlNb Intermetallic Fabricated by Selective Laser Melting // Mater. Sci. Eng. A. 2021. V. 817. P. 141352.
  42. Демаков С.Л., Водолазский Ф.В., Илларионов А.Г., Шабанов М.А. Влияние условий охлаждения на структуру и свойства сплава ВТИ-4 // Металловедение и термич. обр. металлов. 2022. № 8. С. 34–39.

© Российская академия наук, 2024

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах