автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Сопоставление титановых сплавов по эквивалентам по алюминию и молибдену и некоторые возможности его применения

На правах рукописи

Рынденков Дмитрий Викторович

СОПОСТАВЛЕНИЕ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПО ЭКВИВАЛЕНТАМ ПО АЛЮМИНИЮ И МОЛИБДЕНУ И НЕКОТОРЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

Специальность: 05.16.01 - «Металловедение и термическая обработка металлов»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и пластическая деформация металлов» Ступинского филиала «МАТИ» - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского и ОАО «Ступинская металлургическая компания»

Ведущее предприятие: ОАО «Нормаль» (г. Нижний Новгород)

Защита диссертации состоится 21 октября 2004 года в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.110.04 по присуждению ученой степени доктора технических наук в области металловедения и термической обработки металлов, порошковой металлургии и композиционных материалов, материаловедения (машиностроение и металлургия) в «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского, ауд. №218. Отзыв на автореферат в одном экземпляре (заверенный печатью организации) просим направлять по адресу: 121552, Москва, ул. Оршанская, 3, «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета. Автореферат разослан 14 сентября 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Колачёв Борис Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Полькин Игорь Степанович кандидат технических наук, СНС Мацнев Валентин Николаевич

доцент, кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В настоящее время титановые сплавы представляют группу материалов, предназначенных для широкого применения от ответственных изделий авиационной и космической техники до бытовых предметов и ювелирных украшений. Применительно к специфике применения в разных странах мира разработано большое количество титановых сплавов. Некоторые титановые сплавы близки друг друга по составу, свойствам и применению. Выбор сплавов для того или иного назначения затрудняется отсутствием научно обоснованной системы сопоставления их состава, структуры и свойств. Вместе с тем такая система позволила бы сократить до разумного предела число рационально применяемых сплавов.

В настоящее время титановые сплавы сопоставляются по молибденовому эквиваленту и коэффициенту Р-стабилизации сплавов. Недостаток такого сопоставления состоит в том, что не учитывается действие а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей. Высокожаропрочные титановые сплавы сопоставляют по алюминиевому эквиваленту а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей, предложенному Розенбергом. Однако эквивалент Розенберга не распространяется на и псевдо- -сплавы за редким исключением.

Практическое значение единой системы сопоставления титановых сплавов по составу и свойствам может заключаться в обосновании состава сплавов, в которых дорогие и дефицитные легирующие элементы заменены дешевыми- (например, железом) с сохранением механических и технологических свойств основного сплава. В связи с вышесказанным разработку научно обоснованной системы сопоставления титановых сплавов по составу, структуре, свойствам и способности к термическому упрочнению можно считать актуальной задачей.

Цель настоящей работы состояла в разработке системы сопоставления фазового состава титановых сплавов и уровня прочностных свойств в отожженном и закаленном состоянии по их химическому составу по а-стабилизатор

1 . И'.ОТЕКА

С.ПчЧ'Ч >-,-7

0-3 ^щахт 6У0(/

/3-стабилизаторов по молибдену и обоснования целесообразности такого сопоставления для решения ряда практических задач, в частности, для обоснования возможности замены ванадия и молибдена в сплаве ВТ 16 железом с сохранением достаточно высокой пластичности.

Для достижения этой цели были решены следующие задачи:

1. Разработаны общие схемы сопоставления химического и фазового состава, а также прочностных свойств титановых сплавов;

2. Дано сопоставление состава и механических свойств титановых сплавов, легированных железом, и без него;

3. Обоснована возможность замены ванадия и молибдена железом в сплаве ВТ16 с сохранением высоких механических свойств;

4. Исследованы структура и механические свойства сплавов системы Т-Л1-У-Мо-Ре и даны рекомендации по оптимальному составу композиций применительно к деталям крепления.

Научная новизна работы:

1. На основе обобщенного изотермического сечения тройных систем Т1-Л1-Ме при температурах, соответствующих температурам их промышленного отжига, построена структурная диаграмма отожженных титановых сплавов в координатах «структурный эквивалент а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию - структурный эквивалент -стабилизаторов по молибдену». Эта диаграмма позволяет оценить количество а и Р-фаз в титановых сплавах после стандартного простого отжига.

В координатах "структурный эквивалент (»-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию - структурный эквивалент /^-стабилизаторов по> молибдену" построена структурная диаграмма титановых сплавов, которая отражает их фазовый состав в закаленном из области состоянии.

2. В результате обобщения структурных диаграмм в отожженном и закалённом состояниях построена классификационная диаграмма, отражающая сложившуюся классификацию титановых сплавов по структурному принципу: а, псевдо-а, (а+р)-, сплавы переходного класса, псевдо~Р-сплавы. Граница раздела сплавов различных классов статистически обоснованы.

3. Обоснована целесообразность введения понятий о прочностных

эквивалентах ск-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию и /^-стабилизаторов по молибдену. Построена прочностная диаграмма титановых сплавов в координатах прочностных эквивалентов по алюминию и молибдену. Эта диаграмма позволяет оценивать типичный уровень прочности с*-, псевдо-се-и (о<-/3)-титановых сплавов.

4. На основе структурной и прочностной диаграммы сопоставлены химические составы и механические свойства титановых сплавов, легированных железом и без него. Титановые сплавы, легированные железом, предложено разделить на три группы по тому вкладу, которое вносит железо в (3-стабилизацию сплава: а) пренебрежимо малый (^-эффект; б) р-стабилизирующий эффект, сопоставимый с действием других р-стабилизаторов; в) решающее р-стабилизирующее действие. Показано, что при рациональном легировании введение железа не приводит к резкому ухудшению пластических свойств.

5. В соответствии со структурными и прочностными эквивалентами обоснована возможность замены в сплаве ВТ16 молибдена и ванадия железом с сохранением достаточно высоких пластических свойств. Наилучшим комплексом свойств обладают сплавы типа ВТ 16 системы Ti-Al-Mo-V-Fe с половинной заменой ванадия и молибдена на железо.

Практическая значимость работы

1. Разработанные в диссертации структурные и прочностные диаграммы являются основой сопоставления различных титановых сплавов по химическому и фазовому составу, а также по уровню механических свойств;

2. Предложен сплав типа ВТ 16 системы Ti-Al-Mo-V-Fe (Ti-2,25Al-2,5Mo-2,5V-2Fe) с уровнем механических свойств, близких к свойствам титанового сплава ВТ 16. Частичная замена молибдена и ванадия в сплаве ВТ16железом привела к снижению стоимости шихтовых материалов на 8-10%.

Практическое значение диссертации подтверждено соответствующими заключениями от ВИАМ и ОАО «Нормаль» (Нижний Новгород).

Апробация работы. Результаты работы докладывались на международной конференции по титану в Китае (Шанхай, 1998 г.), 9-ой международной конференции по титану (Санкт-Петербург, 1999 г.),

Гагаринских чтениях (МАТИ им. К.Э. Циолковского).

Работа выполнялась по проекту «Металлофизические основы принципов легирования титановых сплавов» научно-технической программы «Физика конструкционных и функциональных материалов и процессов их получения» (Университеты России, 1994-96 гг.)

Структура и объект диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и списка литературы из 132 наименований. Она изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 38 таблиц.

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

Большинство титановых сплавов содержат более трёх компонентов. В этих случаях физико-химическое описание фазовых равновесий, условий образования метастабильных фаз при термической обработке, связи механических свойств сплавов с их фазовым составом встречаются с определенными трудностями. Поэтому в металловедении многокомпонентных систем используют понятие об эквивалентах легирующих элементов по наиболее характерным элементам.

Для описания титановых сплавов применены эквиваленты легирующих элементов по молибдену [Мо]3|(, и алюминию [А1]эа. Эквивалентная концентрация -стабилизаторов по отношению к молибдену оценивает

суммарное -стабилизирующее действие Р-стабилизаторов.

Эквивалент титановых сплавов по молибдену оценивают по соотношению:

[Мо]э„ = %Мо + %Та/4 + %ЫЬ/3,3 + %\У/2 + %У/1,4 + %Сг/0,6 + »/»N¡/0,8 + %Мп/0,6 + %Ре/0,5 (1)

При обсуждении проблемы легирования жаропрочных псевдо-ск-сплавов Розенберг ввел понятие об эквиваленте а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию. Эквивалент Розенберга исходит из вероятности потери термической стабильности титановыми сплавами из-за выделения фазы Эквивалент титановых сплавов по алюминию определяют по соотношению:

[ А1],„ « %А1 + %Бп/3 + °/<гг/6 + 10[%0] (2)

Приведенные выше эквиваленты легирующих элементов по молибдену и алюминию можно назвать структурными, так как они позволяют оценить условия формирования в титановых сплавах

К настоящему времени в мире исследовано несколько сот опытных титановых сплавов и разработано более сотни промышленных композиций. В связи с этим требуется обобщение состава, свойств и возможностей применения разных титановых сплавов для определенных назначений. В настоящей работе эта цель решается на основе физико-химического анализа с использованием диаграмм состояния и зависимостей "состав-свойство".

Глава II. ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Настоящая работа состоит из двух частей: теоретической и экспериментальной.

В теоретической части на основе обобщения опубликованных данных установлены закономерности связи фазового состава сплавов и. их прочностных свойств в отожженном и закаленном состоянии с их химическим составом. В качестве исходного материала для этих обобщений были использованы результаты, опубликованные в ряде монографий и сборниках трудов, трудах международных конференций и других работах.

При обобщении опубликованных данных были использованы стандартные статистические методы, если это позволял объем • объектов статистической обработки. Для установления закономерностей был применен корреляционно-регрессионный анализ с использованием стандартных средств программного обеспечения ПК.

Экспериментальная часть работы была посвящена исследованию возможности замены ванадия и молибдена железом в сплаве ВТ16. Химический состав сплавов для исследований был обоснован в теоретической части работы.

Сплавы системы Т1-Л1-У-Мо-Ре типа ВТ16 были выплавлены в лабораторной вакуумной дуговой» печи методом двойного переплава

7

расходуемого электрода. Для выплавки слитков была использована титановая губка марки ТГ100. Ванадий и молибден вводились в виде лигатур УА1 и Мо-А1. Для введения в сплав железа использовалась стружка армко-железа.

Из слитков были откованы прутки 12x12 мм. Температура начала ковки составляла 1100°С. Прутки были откованы за три перехода. Температура нагрева под последнюю ковку составляла 950°С.

Термическую обработку заготовок под образцы производили в лабораторных печах в воздушной среде. Механические испытания, металлографический и рентгеноструктурный анализы проводили на стандартном - промышленном лабораторном оборудовании по действующим методикам.

Глава III. О СОПОСТАВЛЕНИИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ПО ЭКВИВАЛЕНТАМ АЛЮМИНИЯ И МОЛИБДЕНА

В настоящей работе понятие о структурном эквиваленте а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию распространяется на е/г@, сплавы переходного класса и псевдо> /3-сплавы. Позднее были введены понятия о прочностном эквиваленте а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию и о прочностном эквиваленте стабилизаторов по молибдену.

Прочностной эквивалент по алюминию учитывает эффективность растворного упрочнения титана от введения ск-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей. Повышение временного сопротивления. разрыву промышленных титановых сплавов при введении 1% (по массе) легирующего элемента в промышленные сплавы можно принять равным: А1 - 60; 8п - 30; 2г -20; Si - 200; О - 1250; N - 2000; С - 700 МПа/% (по массе). Тогда прочностной эквивалент сплавов по алюминию можно представить в виде соотношения: [А1]ЭК1,пр = %А1 + %Sn/2 + %гг/3 + 20[%0] + 33[%ЭД + 12[%С] + 3,3^1] (3)

По упрочняющему действию введение 1% Мо эквивалентно следующим количествам 0-стабилизаторов (% по массе): 1,7У; 3,3№>; 2"" 0,8Сг; 0,83Мп; 0^е. Если допустить, что общий уровень прочности многокомпонентного сплава аддитивно складывается из упрочняющего 8

действия отдельных элементов, то его прочностной эквивалент по молибдену можно оценить из соотношения: [Мо]"р„, = %Мо + % N5/3,3 + %У/1,7 + %"М/2 + %Сг/0,8 + %Мп/0,83 + %Ре/0,7 (4)

Понятие о прочностных эквивалентах легирующих элементов по алюминию и молибдену справедливо только для

Оно основано на возможности разделения упрочнения титана от стабилизаторов и нейтральных упрочнителей, и от стабилизаторов Алюминий и нейтральные упрочнители упрочняют титан по растворному механизму, а Р-стабилизаторы - в основном как следствие увеличения количества Р-фазы

На диаграмме "прочностной эквивалент алюминия - структурный эквивалент молибдена" было сопоставлено положение титановых сплавов, получивших распространение в России, США, Англии, Германии, Франции, Японии, Китае.

Эта диаграмма позволила построить количественные зависимости прочностных свойств сплавов от эквивалента алюминия при примерно одинаковом эквиваленте молибдена и от эквивалента молибдена при примерно одинаковом эквиваленте по алюминию. С увеличением алюминиевого эквивалента прочностные свойства при комнатной

температуре возрастают в соответствии с уравнением регрессии а,(МПа) = 326 + 60[А1]„. (5) при коэффициенте корреляции Я = 0.980.

Зависимость временного сопротивления разрыву титановых сплавов от структурного молибденового эквивалента при [А1]прэ„ = 6-10% сответствует закономерностям, установленным В.Н. Моисеевым.

Классификацию титановых сплавов по фазовому составу в отожженном состоянии можно представить в виде диаграммы в координатах

Эту диаграмму можно назвать структурной. Этот термин является условным, така как понятие «структура» включает в себя не только состав и количество фаз, но и морфологию фаз, структурные составляющие, зеренное и внутризеренное строение и т.п.

За основу структурной диаграммы отожженных титановых сплавов целесообразно выбрать изотермическое сечение при 700°С системы Ti-A^Mo, представленную в координатах "П-[А1]:М1ВС1,1-[М0]:)11.С,,>. На структурной диаграмме (рис 1) указаны изофазные линии, отвечающие постоянному количеству /Т-фазы (10, 20, 30%, ...); они были построены по правилу рычага при допущении, что коноды, отражающие равновесные составы соприкасающихся а и /?-фаз параллельны с т о р ч е с т в о (}-

фазы в различных промышленных сплавах удовлетворительно согласуется со структурной диаграммой, приведенной на рис. 1

О 5 10 15 20 29 30

Рис. 1. Структурная диаграмма титановых сплавов в отожженном состоянии

Структурная диаграмма титановых сплавов, закаленных из иллюстрирует распределение сплавов по классам при их классификации по структуре в закалённом состоянии. Такая. классификация впервые была предложена Б.А. Колачевым и В.А. Ливановым в 1963 г. Эта классификация получила дальнейшее развитие в монографии А.А. Ильина. Так, в частности, он. разделил метастабильную /3-фазу на механически нестабильную по отношению к напряжениям, механически нестабильную по отношению к деформации и механически стабильную.

Принятая в настоящее время классификация титановых сплавов по фазовому составу включает в себя о-сплавы, псевдо Of-сплявы, О^/З-сплавы, 10

сплавы переходного класса, псевдо сплавы, сплавы. При этом первые три класса выделяют по структуре в отожженном состоянии, а сплавы переходного класса и псевдо сплавы по структуре в закаленном состоянии. Поэтому классификационная диаграмма титановых сплавов должна включать элементы структурной диаграммы в отожженном состоянии и элементы структурной диаграммы в закаленном состоянии.

На рис. 2 представлено расположение титановых сплавов на классификационной диаграмме. Положение границ на классификационной диаграмме определено на основе регрессионных моделей, которые наилучшим образом отражают переход сплава из одного класса в другой.

Отбор значимых коэффициентов модели осуществлялся шаговой процедурой при значении критерия Б=2. Использовались как линейные, так и нелинейные коэффициенты. В итоге получена нелинейная модель с двумя основными линейными членами:

(6)

Код сплавов: I - псевдо-а; 2 — а+Р; 3 - сплавы переходного класса; 4 -псевдо- -сплавы.

Все коэффициенты модели имеют очень высокую значимость (а < 0,0001), множественный коэффициент корреляции Я = 0,988. Таким образом, модель полностью адекватна.

На классификационной диаграмме помимо областей, соответствующих разным классам сплавов, отражены условия образования -фазы при закалке из области, а также пунктиром показано предельное значение свыше которого количество оЛ-фазы становится достаточным для снижения термической стабильности.

Наибольшее число разработанных сплавов относится к псевдо-а-сплавам, причем может изменяться для них в очень широких

пределах (от 2 до 9). С увеличением [Мо]э|(>ст'> содержание эквивалентных алюминию элементов уменьшается, и при обычно не

превышает 5,5%.

Классификационная диаграмма может быть полезна при сопоставлении титановых сплавов по фазовому составу, уровню механических свойств, оценки их способности к термическому упрочнению.

♦ о-сплавы ■ псевдо-а-сплавы а (а+-/?)-сплавы ♦ псевдо-/3-с плавы о сплавы переходного класса

Рис. 2. Классификационная диаграмма титановых сплавов (составы сплавов приведены в диссертации)

Глава IV. ЗАКОНОМЕРНОСТИ УПРОЧНЕНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ЛЕГИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Упрочнению титановых сплавов различными легирующими элементами были посвящены многие работы, начиная с первых исследований по металловедению титана. Однако они не получили достаточного обобщения. Вместе с тем экспериментальные данные по этому вопросу весьма противоречивы. В настоящей главе сделана попытка обобщить эти данные для двойных, тройных и промышленных титановых сплавов.

Растворное упрочнение металлов связывают с параметрами размерного несоответствия атомов легирующих элементов несоответствия

модулей сдвига = (/i-/io)/ji, параметрами Флейшера т}ф = €\ — сие,, где б\ =

Параметр размерного

несоответствия б, не определяет растворного упрочнения а-титана. В то же время между эффективностью растворного упрочнения О-титана и параметром несоответствия модулей сдвига наблюдается довольно сильная линейная связь.

Растворное упрочнение титана описывается соотношением Флейшера в лучшей степени при а=1,6 (коэффициент корреляции 0,8749). Экспериментальные данные согласуются с моделью Лабуша наилучшим образом при (3 = 7,1 при коэффициенте корреляции, равном 0,9095. Таким образом, модель Лабуша более корректно описывает растворное упрочнение а-титана по сравнению с моделью Флейшера.

Как показывают данные, приведенные в настоящей работе, упрочнение от введения «-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей, эквивалентных 1% алюминия, составляет 60МПа/% (по массе), а упрочнение от эквивалентных молибдену - 50МПа/% (по массе). В итоге при допущении аддитивности различных упрочняющих факторов для временного сопротивления сложнолегированного сплава получим:

(7)

Это выражение справедливо для отожженных сплавов. Для практики удобнее выражение:

(8)

в котором [Al]31ianp — эквивалент, учитывающий упрочняющее действие

13

только алюминия, олова и циркония; ажн - прочность основы сплава, зависящая от твердости губки, количества и вида отходов, вводимых в шихту, а К„ - коэффициент упрочнения основы.

В диссертации приведена прочностная диаграмма промышленных титановых сплавов в координатах «прочностной эквивалент а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию - прочностной эквивалент стабилизаторов по молибдену». Она охватывает а, псевдо-о, (р&Р) и сплавы переходного класса, поскольку только для них приемлемо представление о прочностном эквиваленте сплавов по молибдену. На прочностной диаграмме указаны линии, соответствующие определенному значению временного сопротивления разрыву, оцененному по уравнению (7). С увеличением прочностного эквивалента сплава по молибдену требуется меньшее количество эквивалентных алюминию элементов для получения заданной прочности.

На рис. 3 приведено сопоставление действительной прочности отожженных титановых сплавов с расчетными значениями по соотношению (7). Связь действительного сопротивления разрыву с расчетными значениями описывается прямой линией, ориентированной под углом 45° к горизонтальной оси координат, что свидетельствует о корректности модели (7).

200 400 600 • 800 • 1000 1200 1400 расчетная прочность, МПа

Рис. 3. Сопоставление реальной и расчетной прочности титановых сплавов по уравнению (7) 14

Разумеется, оценки ожидаемого временного сопротивления разрыву по приведенным соотношениям носят весьма приближенный характер, так как уровень прочности сплавов зависит не только от их химического состава, но и от характера и параметров микроструктуры. Тем не менее, они полезны для ориентирования в том большом разбросе экспериментальных данных, которое характерно для опубликованных материалов.

ГЛАВА У. О ВОЗМОЖНОСТИ ЛЕГИРОВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗОМ С СОХРАНЕНИЕМ ДОСТАТОЧНОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ

Многокомпонентных титановых сплавов, легированных железом, было предложено довольно много, их химический состав приведен в настоящей работе. По содержанию железа все сплавы можно разбить на три группы:

1. Сплавы с содержанием железа, существенно не превышающим его примесные концентрации; к этой группе можно отнести сплавы с содержанием железа менее 1% (по массе);

2. Сплавы, с содержанием железа заметно превышающем его допустимые концентрации как примеси, хотя основное стабилизирующее действие в этих сплавах оказывают отличные от железа элементы; сюда входят сплавы с содержанием железа 1-2%;

3. Сплавы, в которых железо является основным, а иногда и единственным /3-стабилизатором; содержание железа в сплавах этой группы превышает 2%.

При сопоставлении сплавов, легированных железом и не содержащих железа на диаграмме в координатах «структурный эквивалент по молибдену -прочностной эквивалент по алюминию» установлено три основных отличия состава обсуждаемых групп сплавов:

1. Прочностной эквивалент по алюминию и

нейтральных упрочнителей псевдо-а-сплавов, содержащих железо, не превышает 10-11%, в то время как для сплавов без железа доходит до 15%. Это, очевидно, связано с тем, что сплавы с большим эквивалентом по алюминию относятся к высокожаропрочным сплавам, которые не легируют переходными эвтектоидообразующими стабилизаторами из-за вызываемого

15

ими сильного снижения температуры полиморфного превращения и опасности эвтектоидного распада )3-фазы.

2. Практически не используют сплавы, не содержащие железа, с эквивалентом по молибдену от 11,5 до 15,5%, в то время как несколько сплавов с железом этого типа, в том числе и такой распространенный как ВТ22, нашли практическое применение.

3. Прочность псевдо сплавов с железом как в отожженном, так и в термически > упрочненном состоянии несколько выше, чем для сплавов без железа, что неудивительно, так как железо относится к числу наиболее сильно упрочняющих титан элементов. Временное сопротивление разрыву термически упрочненных псевдо- -сплавов с железом и без него практически одинаково.

Сопоставление характеристик пластичности сплавов с железом и без него в зависимости от [Мо],,,"1* встречается со следующими трудностями: а) разброс значений этих характеристик очень велик, б) для многих сплавов указаны лишь гарантированные уровни удлинения и поперечного сужения, а не их средние значения. Вместе с тем сплавы системы Т1-Л1-Мо-Ре и Т1-Л1-У-Ре при сопоставимом уровне прочности обладают более высокой пластичностью, чем сплавы системы Т1-Л1-Ре.

Сопоставление механических свойств титановых сплавов, легированных железом и без него, показывает, что возможны композиции сплавов с железом и удовлетворительным уровнем пластичности. Успешное промышленное применение ряда сплавов, легированных железом, свидетельствует о том, что технологические трудности их производства и проблемы обеспечения требуемых механических и служебных свойств вполне преодолимы.

В настоящей работе была оценена возможность замены железом ванадия и молибдена в сплаве ВТ 16 с сохранением свойственных ему высоких пластических свойств.

В табл 1 приведены сплавы типа ВТ16 с полной заменой ванадия и молибдена железом и при половинной замене ванадия и молибдена железом с соблюдением эквивалентности по уровню прочности. В этой же таблице указаны структурный и прочностной эквиваленты сплавов по молибдену, а 16

также ожидаемый уровень прочности. Как и следовало ожидать, структурные эквиваленты сплавов - весьма различны, несмотря на одинаковые значения прочностного эквивалента. Ожидаемый уровень прочности был оценен по соотношению (8). К сожалению, современные знания о взаимосвязи химического состава сплавов с уровнем их пластичности недостаточны для прогноза уровня относительного удлинения и поперечного сужения.

Таблица 1. Эквивалентные ВТ16 сплавы системы Ti-A-V-Mo-Fe и ожидаемый

уровень их прочностных свойств

Предлагаемый состав [Мо]э„|,р [Мо]»*» Ожидаемая прочность, МПа, при прочности основы

400 450

ВТ16 (2,5А1-4,5У-5Мо) 7,6 9,3 935 985

Ti-2.5Al-5.3Fe 7.6 10,6 921 971

Т1-2,5А1-1,8Ре-5Мо 7.6 8,6 926 975

Ti-2.5Al-4.5V-3.5Fe 7,6 10,2 930 980

Т!-2,5А1-2,5У-2.5Мо-2,5Ре 7.6 9,3 925 975

Для экспериментальной проверки описанного выше прогноза свойств сплавов системы Ti-Al-V-Mo-Fe, эквивалентных сплаву ВТ 16 по прочностному признаку, методом двойного дугового переплава были выплавлены сплавы составов, соответствующих табл. 2. Хотя- действительное содержание легирующих элементов в большинстве случаев оказалось меньше расчетного, выплавленные сплавы имеют близкие значения2 [Мо] Э11Впр при сравнительно небольшом различие в содержании алюминия, так что их можно считать эквивалентными по прочностному критерию в отожженном состоянии.

Из слитков ковкой в несколько переходов были получены прутки сечением 12x12 мм. Часть прутков была подвергнута отжигу при 780°С, 1ч., с охлаждением на воздухе.

Микроструктура прутков исследуемых сплавов после отжига глобулярная и соответствует 2-3 типу промышленной шкалы ВИАМ для

17

отожженных прутков сплава ВТ16. Содержание Р-фазы во всех исследуемых сплавах в отожженном состоянии примерно одно и то же и составляет около 30%. Это свидетельствует о том, что выплавленные сплавы примерно эквивалентны не только по прочностному, но и по структурному признаку.

Таблица 2. Химический состав и механические свойства сплавов системы Т-А-У-Мо-Бе в отожженгом состоянии__

Сплав [Мои"" %Р-фазы Механические свойства после отжига

ст., МПа Ой 2. МПа 5,% %

ВТ16 (2,7А1-4,0У-4,5Мо) 6,9 32 928 742 14 67,4

"П-2,2А1-5,0Ре 7,1 36 941 752 17,6 47,9

"П-2,4А1-1,8Ре-4,8Мо 7,4 29 936 909 14,1 40,2

"П-2,5А1~4,5У-3,ЗРе 7,3 33 920 840 19,2 49

П-2,2А1-2,2У-2,2Мо-2,5Ре 7,1 32 952 761 16,6 61,2

Прочностные свойства сплавов системы И-АЬ-У-Мо-Бе в отожженном состоянии довольно близки к ожидаемым при прочности основы 400 МПа. Эквивалентные по [Мо]Э1С,стр сплавы системы Т-А-У-Бе пластичнее сплавов системы ТьА-Мо-Ре при несколько меньшей прочности. По уровню пластических характеристик все исследованные сплавы системы ТъА-У-Мо-Бе уступают сплаву ВТ16. По механическим свойствам ближе всего к сплаву ВТ 16 комплексно-легированный сплав Т1-2,2А1-2,2У-2,2Мо-2,5Ре, в котором железо частично заменяет молибден, а частично - ванадий.

В таблице 3 приведены механические свойства сплавов системы Т1-А1-У-Мо-Бе, после закалки с 800°С и последующего старения при 550°С в течение 10 ч. Как и следовало ожидать из эквивалентности сплавов по структурному признаку, эффект термического упрочнения практически одинаков для всех сплавов (Да,» 100 МПа). Это обусловлено примерно одинаковым количеством метастабильных фаз после закалки. Термически упрочненный сплав Т1-2,5А1-4,5У-3,3Бе обладает лучшей пластичностью по сравнению со сплавом Т1-2,4А1-1,8Бе-4,8Мо при примерно одинаковой прочности. 18

Таблица 3. Механические свойства сплавов системы Т-Л-Мо-У-Ре после

закалки (с 85О°С) и старения (при 550°С, 10ч.)

Механические свойства

Сплав После закалки После старения

о.. 8,% V, 5,%

МПа % МПа %

ВТ16 (2,7А1-4,0У-4,5Мо) 909 18.4 61.4 1076 12,2 60,1

Ti-2.2Al-5.0Fe 997 14.2 46.3 1084 9.8 30,2

"П-2,4 А1-1,8Ре-4,8Мо 1000 12 31 1100 8,0 32,0

Ti-2.5Al-4.5V-3.3Fe 1020 13 35 1100 9,0 35,0

Т!-2,2А!-2,2У-2,2Мо-2,5Ре 980 10.6 44.5 1078 9,4 39,4

При решении вопроса о возможности замены сплава ВТ16 классического состава опытным сплавом с половинной заменой ванадия и молибдена железом следует иметь в виду, что сплав ВТ16 применяется в двух основных областях с разными требованиями по механическим свойствам:

а) для изготовления деталей крепления, в том числе холодной деформацией (в этом случае нужна сравнительная невысокая прочность, высокая пластичность:

б) для изготовления деталей общего назначения; в этом случае требования по пластичности и технологичности менее жесткие

МПа; 6 2:8%; ч» £40%).

Приведенные выше данные показывают, что сплав с половинной заменой ванадия и молибдена железом вполне может заменить сплав ВТ16 в общих областях применения, по крайней мере в отожженном состоянии. К тому же уровень пластичности сплавов типа ВТ16 можно повысить выбором рационального режима отжига. В частности, отжиг при 780°С с охлаждением в печи со скоростью 3°С/мин до 560°С, далее — охлаждение на воздухе, обеспечивает следующие свойства: а)

71,6%, буП-2,2А1-2,2У-2,2Мо-2,2Ре о. = 884 МПа; 8 = 20,0%; у = 59,2%

Для обеспечения высокой холодной деформируемости, свойственной сплаву ВТ16, в предлагаемом сплаве целесообразно несколько уменьшить содержание железа. Таким образом, основой сплава системы Т1-Л1-У-Мо-Ре,

эквивалентого сплаву ВТ16, может быть композиция состава Т1-(2-2,5)Л1-(2-3)У-(2-3)Мо-(1,5-2,5)Ре со средним химическим составом Т1-2,25Л1-2,5У-2,5Мо-2Ре.

Целесообразность предложенных в работе рекомендаций по модифицированию состава сплава ВТ16 подтверждена заключениями ФГУП ВИАМ и ОАО «Нормаль» (Нижний Новгород).

Общие выводы

1.Обоснована целесообразность сопоставления титановых сплавов с помощью структурных диаграмм в координатах «эквивалент а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию - эквивалент

стабилизаторов по молибдену [Мо]эк>. Структурная диаграмма титановых сплавов в закаленном состоянии состоит из областей, представляющих сплавы с мартенситными структурами сплавы переходного класса со

структурой и с метастабильной

Структурная диаграмма титановых сплавов в отожженном состоянии представлена областями, соответствующими сплавам класса, сплавам переходного класса и псевдо сплавам.

2. Установлено, что границы областей сплавов различных классов на структурных диаграммах адекватно описываются серпообразными кривыми линиями, наклоненными в сторону оси что обусловлено слабым стабилизирующим действием алюминия при его содержании более 4% (масс).

3. На структурной диаграмме титановых сплавов в отожженном состоянии указаны области, соответствующие определенному количеству в их структуре. На основе этих данных уточнено количество Р-фазы, в наибольшей степени характерное для отожженных промышленных титановых сплавов.

4. Предложена классификационная диаграмма титановых сплавов, отражающая принятую в настоящее время классификацию титановых сплавов по фазовому составу; она содержит элементы структурных диаграмм титановых сплавов в закаленном и отожженном состояниях. Показано, что классификационная и структурная диаграммы могут быть полезными при сопоставлении титановых сплавов по фазовому составу, уровню механических свойств и оценке их способности к термическому упрочнению.

5. На основе анализа опубликованных экспериментальных результатов дано обобщение закономерностей растворного упрочнения -титана легирующими элементами. Показано, что эффективность растворного упрочнения -титана в наилучшей степени описывается параметрами Лабуша и Флейшера.

6. Вводится понятие о прочностных эквивалентах стабилизаторов . и нейтральных упрочнителей по алюминию и (^-стабилизаторов по молибдену. Эти эквиваленты оценены по тому упрочняющему действию, которое оказывают легирующие элементы на временное сопротивление разрыву промышленных титановых сплавов по сравнению с алюминием и молибденом. Промышленные и некоторые перспективные опытные сплавы, производимые в России, США, Англии, Германии, Франции, Китае, сопоставляются между собой на прочностной диаграмме в координатах «прочностной эквивалент по алюминию - прочностной эквивалент по молибдену». На прочностной диаграмме указаны области, соответствующие сплавам с различным уровнем временного сопротивления разрыву.

7. Титановые сплавы, легированные железом, предложено разделить на три группы по тому вкладу, которое вносит железо в -стабилизацию сплава: а) пренебрежимо малый Р-эффект; б) Р-стабилизирующий эффект, сопоставимый с действием других Р-стабилизаторов; в) решающее Р -стабилизирующее действие. Успешное применение некоторых сплавов, легированных железом, свидетельствует о том, что технологические трудности их освоения и проблемы обеспечения их необходимых свойств вполне преодолимы.

8. Но основе представлений о структурных и прочностных эквивалентах легирующих элементов по алюминию и молибдену обоснованы составы сплавов типа ВТ16 системы Т1-Л1-У-Мо-Ре с частичной или полной заменой молибдена и ванадия и оценены их механические. свойства после отжига, закалки и старения.

9. По механическим характеристикам наиболее близок к сплаву ВТ 16 сплав с половинной заменой. ванадия и молибдена железом. Для дальнейшего исследования рекомендован сплав Т1-2,25Л1-2,5У-2,5Мо-2,0Ре.

10. Рекомендации по целесообразности замены ванадия и молибдена в сплаве ВТ 16 железом подтверждены заключениями ФГУП «ВИАМ» и ОАО «Нормаль» (Нижний Новгород).

Основное содержание диссертации отражено в публикациях:

1. Колачев Б А Рынденков Д. В. Сопоставление титановых сплавов по эквивалентам алюминия и молибдена Металлы (РАН), 1995, №4, с. 68-74.

2. Колачев Б А, Ильин АА, Володин В А, Рынденков Д. В. Структурная диаграмма титановых сплавов в координатах «эквивалент алюминия -эквивалент молибдена». Металлы (РАН), 1997, №1, с. 136-145.

3. Колачев БА, Рынденков Д.В. Титановые сплавы, легированные железом. / Обработка легких и специальных сплавов. - М.: ВИЛС, 1996, с. 134-148.

4. Колачев Б.А., Володин В.А., Воробьев И.А., Рынденков Д.В. Сплавы титана с железом. / Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1996. №6, с. 38-44.

5. Володин ВА, Колачев БА, Моисеев В.Н., Рынденков Д.В. О возможности замены ванадия и молибдена железом в сплаве ВТ 16. Металловедение и термическая обработка металлов, 2001 г., №7, с. 13-15.

6. Володин ВА, Колачев Б.А., Рынденков Д.В. О целесообразности введения < понятия прочностных эквивалентов в титановых сплавах по алюминию и молибдену. - Известия ВУЗов, Цветная металлургия, 2000 г., №1, с. 33-38.

7. Kolachev BA, llyin AA, Volodin V.A,Ryndenkov D.V. The Structural Diagram of Titanium Alloys in Coordinates Molybdenum Equivalent - Aluminum Equivalent / Xi'an-International Titanium Conference, September 15-18, 1998; Xi'an Snaauni, China, p. 86-92.

8. Kolachev BA, llyin AA, Volodin VA, Ryndenkov D.V. About the Purposefulness of Introduction of the Terms of Aluminum and Molybdenum Equivalents of Alloying Elements in Titanium Alloys, 9th World Conference on Titanium, S.-Peterburg, Russia, 7-11 June, 1999, pp. 53-60.

9. Воздвиженский В.М., Колачев БА, Воздвиженская М.В., Рынденков Д.В. О форме границ фазовых областей и положении титановых сплавов на классификационной диаграмме. - Металлы (РАН), 2002, №3, с. 29-34.

10. Колачев БА, Ильин АА., Рынденков Д.В. Закономерности растворного упрочнения а-титана. - Известия ВУЗов. Цветная металлургия., 2003 г., №2, с. 39-43.

* 1 6254

Подписано в печать 01.09.2004. Объем - 1 п.л. Тираж 100 экз.

Издательско-типографский центр «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского Москва, Берниковская наб., 14

Введение

Глава I. Состояние вопроса. Обоснование цели и задач исследования

1.1 Легирующие элементы и примеси в титане и его сплавах

1.2 Диаграммы состояния систем на основе титана

1.3 Фазовые превращения в титановых сплавах

1.4 Классификация титана и его сплавов

1.5 Общая характеристика титановых сплавов

1.6 Химический состав титановых сплавов разных стран

1.7 Механические свойства титановых сплавов

1.8 Сплав ВТ 16 как пример специфического производства и 64 применения титана

1.9 Обоснование целей и задач работы

Глава II. Исходные материалы и методика исследований

2.1 Исходные материалы

2.2 Механические испытания

2.3 Металлографический анализ

2.4 Рентгеноструктурный анализ

Глава III. О сопоставлении титановых сплавов по эквивалентам алюминия и молибдена

3.1 Определение эквивалентов легирующих элементов по алюминию 79 и молибдену

3.2 О сопоставлении титановых сплавов в координатах 87 "прочностной эквивалент по алюминию — структурный эквивалент по молибдену"

3.3 Структурные диаграммы титановых сплавов в отожженном 99 состоянии

3.4 Структурные диаграммы титановых сплавов в закаленном состоянии

3.5 Классификационная диаграмма титановых сплавов

Выводы по главе III

Глава IV. Закономерности упрочнения титановых сплавов легирующими элементами

4.1 Закономерности растворного упрочнения а-титана

4.2 Упрочнение двойных и тройных сплавов

4.3 Прочностные свойства отожженных промышленных титановых 161 сплавов. Прочностная диаграмма

Выводы по главе IV

Глава У. О возможности легирования титановых сплавов железом с сохранением достаточной пластичности и технологичности

5.1 О сопоставлении химического состава и механических свойств 172 титановых сплавов, легированных железом и без него

5.2 О возможности замены дорогих легирующих элементов в 190 титановых сплавах железом

5.3 О возможности замены ванадия и молибдена в сплаве ВТ 16 194 железом

5.4 Механические и технологические свойства сплавов системы 196 ТьА1-У-Мо-Ре, эквивалентных сплаву ВТ 16. Обоснование оптимального состава сплава

Выводы по главе V

В настоящее время титановые сплавы представляют группу материалов, предназначенных для широкого применения от ответственных изделий авиационной и космической техники до бытовых предметов и ювелирных украшений. Применительно к специфике применения в разных странах мира разработано большое количество титановых сплавов. Некоторые титановые сплавы близки друг друга по составу, свойствам и применению. Выбор сплавов для того или иного назначения затрудняется отсутствием научно обоснованной системы сопоставления их состава, структуры и свойств. Вместе с тем такая система позволила бы сократить до разумного предела число рационально применяемых сплавов.

В настоящее время титановые сплавы сопоставляются по молибденовому эквиваленту и коэффициенту ^-стабилизации сплавов. Недостаток такого сопоставления состоит в том, что не учитывается действие а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей. Высокожаропрочные титановые сплавы сопоставляют по алюминиевому эквиваленту а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей, предложенному Розенбергом. Однако эквивалент Розенберга не распространяется на а+(3 и псевдо-(3-сплавы за редким исключением.

Практическое значение единой системы сопоставления титановых сплавов по составу и свойствам может заключаться в обосновании состава сплавов, в которых дорогие и дефицитные легирующие элементы заменены дешевыми (например, железом) с сохранением механических и технологических свойств основного сплава. В связи с вышесказанным разработку научно обоснованной системы сопоставления титановых сплавов по составу, структуре, свойствам и способности к термическому упрочнению можно считать актуальной задачей.

Цель настоящей работы состояла в разработке системы сопоставления фазового состава титановых сплавов и уровня прочностных свойств в отожженном и закаленном состоянии по их химическому составу по эквивалентам «-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию и ^-стабилизаторов по молибдену и обоснования целесообразности такого сопоставления для решения ряда практических задач, в частности, для обоснования возможности замены ванадия и молибдена в сплаве ВТ 16 железом с сохранением достаточно высокой пластичности.

Для достижения этой цели были решены следующие задачи:

1. Разработаны общие схемы сопоставления химического и фазового состава, а также прочностных свойств титановых сплавов; г,

2. Дано сопоставление состава и механических свойств титановых сплавов, легированных железом, и без него;

3. Обоснована возможность замены ванадия и молибдена железом в сплаве ВТ 16 с сохранением высоких механических свойств;

4. Исследованы структура и механические свойства сплавов системы ТьА1-У-Мо-Ре и даны рекомендации по оптимальному составу композиций применительно к деталям крепления.

Научная новизна работы:

1. На основе обобщенного изотермического сечения тройных систем ТьА1-Ме при температурах, соответствующих температурам их промышленного отжига, построена структурная диаграмма отожженных титановых сплавов в координатах «структурный эквивалент а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию - структурный эквивалент (3-стабилизаторов по молибдену». Эта диаграмма позволяет оценить количество а и Р-фаз в титановых сплавах после стандартного простого отжига. В координатах "структурный эквивалент а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию - структурный эквивалент ^-стабилизаторов по молибдену" построена структурная диаграмма титановых сплавов, которая отражает их фазовый состав в закаленном из р-области состоянии.

2. В результате обобщения структурных диаграмм в отожженном и закалённом состояниях построена классификационная диаграмма, отражающая сложившуюся классификацию титановых сплавов по структурному принципу: а, псевдо-а, (а+Р)-, сплавы переходного класса, псевдо-Р-сплавы. Граница раздела сплавов различных классов статистически обоснованы.

3. Обоснована целесообразность введения понятий о прочностных эквивалентах «-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию и ^-стабилизаторов по молибдену. Построена прочностная диаграмма титановых сплавов в координатах прочностных эквивалентов по алюминию и молибдену. Эта диаграмма позволяет оценивать типичный уровень прочности а-, псевдо-а- и (о?+/3)-титановых сплавов.

4. На основе структурной и прочностной диаграммы сопоставлены химические составы и механические свойства титановых сплавов, легированных железом и без него. Титановые сплавы, легированные железом, предложено разделить на три группы по тому вкладу, которое вносит железо в р-стабилизацию сплава: а) пренебрежимо малый Р-эффект; б) Р-стабилизирующий эффект, сопоставимый с действием других Р-стабилизаторов; в) решающее Р-стабилизирующее действие. Показано, что при рациональном легировании введение железа не приводит к резкому ухудшению пластических свойств.

5. В соответствии со структурными и прочностными эквивалентами обоснована возможность замены в сплаве ВТ 16 молибдена и ванадия железом с сохранением достаточно высоких пластических свойств. Наилучшим комплексом свойств обладают сплавы типа ВТ 16 системы Ть А1-Мо-У-Ре с половинной заменой ванадия и молибдена на железо.

Практическая значимость работы:

1. Разработанные в диссертации структурные и прочностные диаграммы являются основой сопоставления различных титановых сплавов по химическому и фазовому составу, а также по уровню механических свойств;

2. Предложен сплав типа ВТ16 системы ТьА1-Мо-У-Ре (Ть2,5А1-2,5Мо-2,5 У-2Ре) с уровнем механических свойств, близких к свойствам титанового сплава ВТ16. Частичная замена молибдена и ванадия железом привела к снижению стоимости шихтовых материалов на 8-10%.

Практическое значение диссертации подтверждено соответствующими заключениями от ВИАМ и ОАО «Нормаль» (Нижний Новгород).

Общие выводы

1. Обоснована целесообразность сопоставления титановых сплавов с помощью структурных диаграмм в координатах «эквивалент а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию [А1]экв -эквивалент Р-стабилизаторов по молибдену [Мо]экв. Структурная диаграмма титановых сплавов в закаленном состоянии состоит из областей, представляющих сплавы с мартенситными структурами а' и а", сплавы переходного класса со структурой а"(а.')+Р и псевдо-Р-сплавы с метастабильной Р-фазой. Структурная диаграмма титановых сплавов в отожженном состоянии представлена областями, соответствующими сплавам а- , псевдо-а-, а+Р-класса, сплавам переходного класса и псевдо-Р-сплавам.

2. Установлено, что границы областей сплавов различных классов на структурных диаграммах адекватно описываются серпообразными кривыми или прямыми линиями, наклоненными в сторону оси [А1]экв, что обусловлено слабым Р-стабилизирующим действием алюминия при его содержании более 4% (по массе).

3. На структурной диаграмме титановых сплавов в отожженном состоянии указаны области, соответствующие определенному количеству Р~ фазы в их структуре. На основе этих данных уточнено количество Р-фазы, в наибольшей степени характерное для отожженных промышленных титановых сплавов.

4. Предложена классификационная диаграмма титановых сплавов, отражающая принятую в настоящее время классификацию титановых сплавов по фазовому составу; она содержит элементы структурных диаграмм титановых сплавов в закаленном и отожженном состояниях. Показано, что классификационная и структурная диаграммы могут быть полезными при сопоставлении титановых сплавов по фазовому составу, уровню механических свойств и оценке их способности к термическому упрочнению.

5. На основе анализа опубликованных экспериментальных результатов дано обобщение закономерностей растворного упрочнения а-титана легирующими элементами. Показано, что эффективность растворного упрочнения а-титана в наилучшей степени описывается параметрами Лабуша и Флейшера.

6. Вводится понятие о прочностных эквивалентах а-стабилизаторов и нейтральных упрочнителей по алюминию и Р-стабилизаторов по молибдену. Эти эквиваленты оценены по тому упрочняющему действию, которое оказывают легирующие элементы на временное сопротивление разрыву промышленных титановых сплавов по сравнению с алюминием и молибденом. Промышленные и некоторые перспективные опытные сплавы, производимые в России, США, Англии, Германии, Франции, Китае, сопоставляются между собой на прочностной диаграмме в координатах «прочностной эквивалент по алюминию - прочностной эквивалент по молибдену». На прочностной диаграмме указаны области, соответствующие сплавам с различным уровнем временного сопротивления разрыву.

7. Титановые сплавы, легированные железом, предложено разделить на три группы по тому вкладу, которое вносит железо в р-стабилизацию сплава: а) пренебрежимо малый р-эффект; б) Р-стабилизирующий эффект, сопоставимый с действием других р-стабилизаторов; в) решающее р~ стабилизирующее действие. Успешное применение некоторых сплавов, легированных железом, свидетельствует о том, что технологические трудности их освоения и проблемы обеспечения их необходимых свойств вполне преодолимы.

8. Но основе представлений о структурных и прочностных эквивалентах легирующих элементов по алюминию и молибдену обоснованы составы сплавов типа ВТ16 системы ТьА1-У-Мо-Ре с частичной или полной заменой молибдена и ванадия и оценены их механические свойства после отжига, закалки и старения.

9. По механическим характеристикам наиболее близок к сплаву ВТ 16 сплав с половинной заменой ванадия и молибдена железом. Для дальнейшего исследования рекомендован сплав Ть2,25А1-2,5У-2,5Мо-2,0Ре.

10. Рекомендации по целесообразности замены ванадия и молибдена в сплаве ВТ 16 железом подтверждены заключениями ФГУП «ВИАМ» и ОАО «Нормаль» (Нижний Новгород).

208

1. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974,369 с.

2. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. — М.: Металлургия. 1 изд. — 1972, 2-е изд.-1981, 480 с.

3. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Буханова А.А. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974, 544 с. с ил.

4. Солонина О.П., Глазунов С.Г. Жаропрочные титановые сплавы. — М.: Металлургия, 1976,448 с.

5. Чечулин Б.Б., Ушков С.С., Разуваева И.Н., Гольдфайн В.Н. Титановые сплавы в машиностроении. Ленинград. Машиностроение, 1977, 248 с.

6. Цвиккер У. Титан и его сплавы. М.: Металлургия, 1979, 512 с.

7. Петрунько А.Н., Олесов Ю.Г., Дрозденко В.А. Титан в новой технике. -М.: Металлургия, 1979, 160 с.

8. Полькин И.С. Упрочняющая термическая обработка титановых сплавов. -М.: Металлургия, 1984, 96 с.

9. Братухин А.Г., Колачев Б.А., Садков В.В., Талалаев В.Д., Веселов А.А. Технология производства титановых самолетных конструкций. — М.: Машиностроение, 1995, 448 с.

10. Materials Properties Handbook. Titanium Alloys. Ed. R. Boyer, G. Weisch, E.W. Collings. ASM International. The Material Information Society. 1994. 1176 pp.

11. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин С.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. 3-е изд. М.: МИСиС, 1999, 416 с.

12. Машиностроение. Энциклопедия. Разд. II. Материалы в машиностроении. Т II-3. Цветные металлы и сплавы. Композиционные материалы. М. 2002, 880 с.

13. Колачев Б.А., Елисеев Ю.С., Братухин А.Г., Талалаев В.Д. Титановые сплавы в конструкциях и производстве авиадвигателей и авиационной техники. М.: МАИ, 2001, 412 с.

14. Молчанова Е.К. Атлас диаграмм состояния титановых сплавов. М.: Машиностироение, 1964, 392 с.

15. П.Корнилов И.И. Титан. М.: Наука, 1975, 310 с.

16. Еременко В.Н., Третьяченко Л.А. Тройные системы титана с переходными металлами IV-IV-A групп. Киев, Наукова думка, 1987. 232 с.

17. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Под ред. Н.П. Лякишева. Справочник, т. 1-3. —М.: Металлургия, 1999.

18. Massalski T.B. Binary Alloy Phase Diagrams. ASM Metal, Ohio, 1986, 1987; v 1,2; 2224 pp.21 .Полькин И.С., Колачев Б.А., Ильин A.A. Алюминиды титана и сплавы на их основе. ТЛС, 1997, №3, с. 32-39.

19. Корнилов И.И., Волкова М.А. Диаграмма состояния части тройной системы Ti-Al-V (до 45% Al)/ Титановые сплавы для новой техники. М.: Наука, 1968, с. 78-89.

20. Tsijimoto Tokozou/ The titanium-rich corner of the ternary Ti-Al-V system/ Trans. Japan Inst. Metals., 1969, v. 10; №4; 281-286 pp.

21. Коллингз E.B. Физическое металловедение титановых сплавов. — М.: Металлургия, 1988, 224 с.

22. Hamajima Т., Luetjering G., Weismann S./ Microstructure and phase relations of Ti-Mo-Al alloys.// Metall. Trans., 1972; v.3; №11, p.- 2805-2810.

23. Колачев Б.А., Габидуллин P.M., Пигузов Ю.В. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов. — М.: Металлургия, 1992, 272 с.

24. Носова Г.И. Фазовые превращения в сплавах титана. М.: Металлургия, 1968,181 с.

25. Ильин A.A. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. -М.: Наука, 1994, 304 с.

26. Колачев Б.А. Физическое металловедение титана. М.: Металлургия, 1976, 184 с.

27. Титан./Ред. В.А. Гармата/. — М.: Металлургия, 1983, 559 с.

28. The Science, Technology and Application of Titanum. (Ed. R.I. Jaffee, N.F. Promisel). Pergamon Press, Oxford e.a. 1970, 1202 pp.

29. Колачев Б.А. Основные принципы легирования титановых сплавов. Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1996, №4, с.34-41.

30. Колачев Б.А., Бецофен С.Я., Бунин Л.А., Володин В.А. Физико-механические свойства легких конструкционных сплавов. М.: Металлургия, 1995, 288 с.

31. Колачев Б.А., Полькин И.С., Талалаев В.Д. Титановые сплавы разных стран. -М.: ВИЛС, 2000, 316 с.

32. Наука, производство и применение титана в условиях конверсии. 1-я международная конференция по титану стран СНГ. М.: ВИЛС, 1994, 1061 с.

33. Глазунов С.Г., Ясинский К.К. Титановые сплавы для авиационной техники и других отраслей промышленности. ТЛС. 1993; №7-8, с. 47-54.39.Титан. 1993, №1,94 с.

34. Титан. 1995, №1-2 (5.6), 94 с.

35. Титан. 1998, №1 (10), 81 с.

36. Технология легких сплавов. 1972, №2, с. 63-114.

37. Froes F.H., Bomberger Н.В. The beta titanium alloys.// J. Metals, 1985. v. 37, № 7, pp. 28-37.

38. Titaniun 88. Proc. 6th World Conf. on Titanium. Cannes, France, 1989.

39. Titanium 95.Science and Technology. Proc. 8th World Conf. on Titanium. Birmingham, UK, London, 1996.

40. Takahashi Wataru, Maeda Takashi, Nagai E.A. / Sumitano Search, 1989, №39, pp. 53-60.

41. Джаффи Р.И. Успехи физики металлов. — М.: Металлургия, 1961, с. 77-191.

42. Флейшер Р., Хиббард У. Упрочнение при образовании твердого раствора./ Структура и механические свойства металлов. -М.: Металлургия, 1967, с. 68-111.

43. Колачев Б.А., Конькова Н.В. О растворном упрочнении а-титановых сплавов элементами замещения./ Взаимодействие дефектов кристаллической решетки и свойств метсллов. Тула, ТЛИ, 1979, с. 109-124.

44. Mott N.F., Nabarro F.r.N. Conference Strength of Solids, 1948, p. 1-19

45. Фридель Ж. Дислокации. M.: Мир, 1967, 644 с.

46. Физическое металловедение. Т.З. Физико-механические свойства металлов и сплавов. Под ред. Кана Р.У. и Хаазена М.: Металлургия, 1987, 663 с.

47. Labush R.A. Statical Theory of Solid Solution Hardening./ Phys. Stat. Sol. 1970, v. 41.

48. Металлография титановых сплавов. Борисова Е.А., Бочвар Г.А., Брун М.Я., Глазунов С.Г., Колачев Б.А. и др./ Под ред. С.Г. Глазунова и Б.А. Колачева -М.: Металлургия, 1980, 464 с.

49. Титан в промышленности. М.: Оборонгиз, 1961, 328 с.

50. Применение титановых сплавов. М.: ОНТИ, 1970, 327 с.

51. Титановые сплавы. Легирование и термическая обработка титановых сплавов. М.: ВИАМ, ОНТИ, 1972, 256 с.

52. Титановые сплавы. Легирование и термическая обработка титановых сплавов. М.: ОНТИ, 1977, 399 с.

53. Производство титановых сплавов М.: ВИЛС, ОНТИ, 1967, 153 с.

54. Производство титановых сплавов М.: ВИЛС, ОНТИ, 1969,206 с.

55. Володин В.А. Титановые сплавы. Состав, свойства, применение. Волго-Вятское изд.во. Н. Новгород, 1989, 144 с.

56. Моисеев В.Н. Высокопрочный сплав ВТ16. Авиационная промышленность, 1965, №9, с.63-64.

57. Братухин А.Г., Полькин И.С., Петраков В.Г. Некоторые особенности влияния структурного фактора на механические свойства сплава ВТ 16./ Легкие и жаропрочные сплавы и их обработка. — М.: Наука, 1986, с. 213217.

58. V.A. Volodin, I.A. Vorobiov. Manufacture of Fasteners and Other Items in Titanium Alloys/ Advances in the Science and Technology of Titanium Alloy Processing. TMS, 1997, p. 319-330.

59. Мальцев M.B. Влияние вида деформации на распад метастабильной ß-фазы в сплаве ВТ 16. ФММ, т. 71, №6, с. 1225-1230.

60. Мальцев М.В., Соколов Ю.В., Кашников Н.И., Соколов Л.Д. Влияние пластической деформации на фазовые превращения при старении титанового сплава ВТ16./ ФММ, т. 850, №4, с.809-815.

61. Мальцев М.В., Кашников Н.И. Влияние степени холодной деформации на процесс старения титанового сплава ВТ16./ ФММ, 1983, т. 456, №6, с. 11651172.

62. Володин В.А., Воробьев И.А., Колачев Б.А. и др. Технология производства деталей крепления из титановых сплавов. М.: Металлургия, 1996, с. 144.

63. Володин В.А. Водородная технология производства титановых деталей крепления. Применение НТМО для изготовления высококачественныхдеталей крепления. Нижний Новгород. Волго-Вятское издательство, 1997, 154с.

64. Хорев А.И. Комплексное легирование титановых сплавов. /МиТОМ, 1975, №8, с. 58-63.

65. Еременко В.Н. Титан и его сплавы. АН УССР, Киев, 1960, 500 с.

66. Гусева В.Н., Долинская JT.K. Условия образования атермической ю-фазы в сплавах титана с переходными элементами. //Кристаллическая структура и свойства металлических сцлавов. -М.: Наука, 1978, с. 59-63.

67. Hansen М., Kamer E.L., Kessler H.D. Trans. Amer. Inst. Min. (Metall) Engr. 195 l,v 191, p. 881.

68. De Lazaro D.J., Hansen M., Riley R.E. e. a. Trans. AIME, 1952, v. 194, p. 265269.

69. Weinig S., Machlin E.S. / J. Metals, 1954, v.6, №11/2, p. 1280.

70. Sato Т., Hukai S., Huang Y. Ch. /The Science, Technology and Application of Titanium. Oxford, London, 1970, p. 149-153.

71. Агеев H.B., Петрова JI.А. Связь стабилизации фаз с электронным строением. /ДАН СССР, 1961, №2, с. 359.

72. Федотов С.Г., Лясоцкая B.C., Константинов К.М. и др. Фазовые превращения в сплавах системы Ti-Mo. /Новый конструкционный материал -титан. 1972, с. 37-41.

73. Collings E.W., Но J. // The Science, Technology and Application of Titanium. Pergamon Press. Oxford, 1970, p 331-347.

74. Гусева Л.Н., Эгиз H.B. Метастабильная диаграмма состояния сплавов повышенной чистоты Ti-Mo. //МиТОМ, 1974, №4, с. 71-72.

75. Колачев Б.А., Мамонова Ф.С., Лясоцкая B.C. Структура закаленных сплавов системы Ti-Mo. /Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 1975, №6, с. 130133.

76. Davis R, Hower HJVL, West D.F.R. Мартенситные превращения в сплавах Ti-Mo. // J. Mater. Sci., 1979,v. 14, №3, p.7l 2-722.

77. Leibovich С., Gartstein E., Rabinkin A.G. Thr Structure, Stability and Superconductivity of"Ti-Mo alloys under Pressure. /Z. Metallkunde, 1980,Bd. 71,Hf7,p438-447.

78. Глазунов СГ., Солонина ОЛ Механические свойства и структура сплавов ВТЗ и ВТЗ-1 в зависимости от содержания легирующих элементов. / Титан в промышленности.//Оборонгиз, М., 1964, с. 142-159.

79. Родионов В.Л., Моисеев В.Н. Влияние дополнительного легирования на свойства сплава ВТ22. ТЛС, 1973, № 11, с.24.

80. Моисеев В.Н., Кушакевич С.А., Глазунов С.Г. и др. Замена марганца ванадием и железом в сплавах типа ОТ4. /Титановые сплавы. Легирование и термическая обработка титановых сплавов. М: ОНТИ, ВИАМ, 1977, с. 6572.

81. Солонина О.П., Улякова Н.М. Влияние циркония и олова на механические свойства сплава ВТЗ-1. /Применение титановых сплавов. М.: ОНТИ, ВИАМ, 1970, с. 133-141.

82. Борисова E.A., Пескова Л.В. Влияние легирования цирконием и оловом на свойства сплава ВТ6. /Применение титановых сплавов. М.: ОНТИ, ВИАМ, 1970, с. 161-163.

83. Борисова Е.А., Лосилкина И.В. Влияние азота на структуру и свойства сплава ВТ20. /Титановые сплавы. Легирование и термическая обработка титановых сплавов. М.: ОНТИ, ВИАМ, 1977, с. 50-55.

84. Моисеев В.Н., Терентьева Л.Н. Замена марганца на молибден и ванадий в сплавах типа ОТ4. / Титановые сплавы. Структура и свойства титановых сплавов. М.: ВИАМ ОНТИ, 1972, с. 168-174.

85. Хорев А.И. Влияние эвтектоидообразующих (З-стабилизирующих элементов на механические свойства титановых сплавов. / Применение титановых сплавов. М.: ОНТИ, 1970, с. 41-49.

86. Борисова Е.А., Рыжнов B.C. Свойства сплава ВТ5-1 в зависимости от содержания кислорода и водорода. /Титан в промышленности. М.: Оборонгиз, 1961, с. 166-169.

87. Якимова А.Н. Механические свойства и структура сплава ВТ9 в зависимости от содержания водорода и кислорода. / Титан в промышленности. М.: Оборонгиз», 1961, с. 203-215.

88. Хорев А.И. Комплексное легирование титановых сплавов. МИТОМ, 1975, №8, с. 58-63.

89. Колачев Б.А. Рынденков Д.В. Сопоставление титановых сплавов по эквивалентам алюминия и молибдена. Металлы (РАН), 1995, №4, с. 68-74.

90. Колачев Б.А., Ильин А.А., Володин В.А., Рынденков Д.В. Структурная диаграмма титановых сплавов в координатах «эквивалент алюминия -эквивалент молибдена». Металлы (РАН), 1997, №1, с. 136-145.

91. Hamajima Т., Luetjering G., Weissman S. Microstructure and phase relations for TiMo-Al alloys.// Met Trans., 1972, v.3, №11, p 2805-2810.

92. Корнилов И.И., Волкова M.А. Диаграмма состояния части тройной системы Ti-Al-V (до 45% А1). // Титановые сплавы в новой технике. М.: Наука, 1968,с.78-89.

93. Tsujimoto Tokozou. The titanium-rich corner of the ternary Ti-Al-V system. /Trans. Jap. Inst Metals. 1969, v. 10, №4, p. 281-286.

94. Chaudhary P.K., Rack H.J. Ti-Al-V ternary phase stability at elevated temperatures. // Scr. Met et mater., 1992, v26, №4, c. 691-695.

95. Nwobu A.I.P., Flower KM, West D.RF. Constitution of titanium rich alloys of H-V-Fe-Al system /Mater. ScL and TechnoL, 1991, v. 7, №5, p. 391-398.

96. Захаров A.M. Промышленные сплавы цветных металлов. М: Металлургия, 1980,256 с.

97. А.А. Кристалевский. Кандидатская диссертация «Закономерности формирования структуры и свойств холоднокатанных полуфабрикатов извысокопрочных a+ß-титановых сплавов в процессе термической обработки». МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского. 1996 г.

98. Колачев Б.А., Белов С.П., Мамонова Ф.С. Метастабильная диаграмма фазового состава закаленных титановых сплавов системы Ti-Al-V. / Стабильные и метастабильные равновесия в металлических системах. М.: Наука, 1985, с. 209-213.

99. Titanium Science and Technology. Proc. 5th World Conf. On Titanium. Munich. 1984. v.l-4.0berursel, 1984-85,1705 p.

100. Колачев Б.А., Локшин Д.Л., Лясоцкая B.C., Совалова Б.Г. Влияние алюминия на структуру и свойства сплава Ti-lOV. // Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 1973, №2, с. 139-142.

101. Patón N.E., Williams J.C. The influence of oxygen content on the athermal ß-co transformations. Ser. Met, 1973, v.7, №6, p. 647-649.

102. Лужников Л.П., Новикова В.М., Мареев А.П. и др. Влияние олова и циркония на превращения при термической обработке сплава Ti+lOCr. В сб. Титановые сплавы для новой техники. М.: Наука, 1968, с. 137-145.

103. Лужников Л.П., Новикова В.М., Орлова И.С. Превращения при термической обработке сплавов системы Ti-Mo с добавками алюминия, циркония и олова. В сб. Новый конструкционный материал титан. - М.: Наука, 1972, с. 41-48.

104. Titanium 92. Science and Technology. Proc. 8th World Conf. on Titanium. San Diego, California, USA, 1992.

105. Хорев А.И. Комплексное легирование и термомеханическая обработка титановых сплавов. М.: Машиностроение, 1979, 228 с.

106. Ливанов В.А., Колачев Б.А. О классификации титановых сплавов по структуре. Титан и его сплавы. М. АН СССР, 1963, с. 55-62.

107. Воздвиженский В.М., Лясоцкая B.C., Воздвиженская М.В. Метод расчета характеристики фазостабилизирующей способности элементов в титановых сплавах // Вестник В.-Волжского отделения академии технологических наук РФ. Рыбинск, 1996, вып. 1, с. 3-6.

108. Корнилов И.И. Состояние и перспективы исследований в области металлохимии титана. / Титановые сплавы для новой техники. М.: Наука, 1968, с. 24-34.

109. Кушакевич С.А., Романевская A.A. Построение кривых упрочнения титана алюминием. // Производство титановых сплавов. М.: ВИЛС, 1969, №5, с. 53-58.

110. Борисова Е.А., Шашенкова И.И. Исследование свойств сплавов систем Ti-Zr и Ti-Zr-Al. / Титановые сплавы для новой техники. М.: Наука, 1968, с. 171-176.

111. Моисеев В.Н. Свойства и термическая обработка Ti-Nb и Ti-Nb-Al сплавов. / МиТОМ, 1971, №9, с 35-38.

112. Макквиллэн А.Д., Макквиллэн М.К. Титан. М.: Металлургиздат, 1958, 458с.

113. Полькин И.С. Основные направления развития титановых сплавов. / Обработка легких и специальных сплавов. М.: ВИЛС, 1996, с. 27-43.

114. Колачев Б.А., Рынденков Д.В. Титановые сплавы, легированные железом. / Обработка легких и специальных сплавов. М.: ВИЛС, 1996, с. 134-148.

115. Колачев Б.А., Володин В.А., Воробьев И.А., Рынденков Д.В. Сплавы титана с железом. / Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 1996. №6, с. 3844.

116. Панин В.Е., Дударев Е.Ф., Бушнев Л.С. Структура и механические свойства растворов замещения. -М.: Металлургия, 1971,208 с.

117. Свойства элементов. Справочник в 2-х книгах. /Под рез. М.Е. Дрица/. -М.: Металлургия, 1997, кн. 1 432 е., кн. 2 - 448 с.

118. Физическое металловедение. Т. 3. Физико-механические свойства металлов и сплавов. /Ред. Р.У. Кан и П. Хаазен/. -М.: Металлургия, 663 с.

119. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгеноструктурный и электроннографический анализ. М.: МИСиС, 1994,328 с.

120. Бочвар A.A. Металловедение. М.: Металлургиздат, 1945.

121. Хорев А.И. Основы многокомпонентного легирования и термической обработки высокопрочных свариваемых титановых сплавов./ Титановые сплавы. Легирование и термическая обработка титановых сплавов. -М.: ОНТИ, ВИАМ, 1977, с. 17-42.

122. Моисеев В.Н. Высокопрочный титановый сплав ВТ 16./ Авиационная промышленность, 1965, №9, с. 31-33.

123. Моисеев В.Н., Михайлов Б.М., Соколиков К.И. Частичная замена молибдена и ванадия в сплаве ВТ16./ Производство титановых сплавов. -М: ОНТИ, ВИАМ, 1967, с.62-70.