автореферат диссертации по металлургии, 05.16.01, диссертация на тему:Управление структурой и свойствами по сечению полуфабрикатов из титанового сплава ВТ6 методом термоводородной обработки

005009188

АСПИРАНТ Куделина Ирина Михайловна

УПРАВЛЕНИЕ СТРУКТУРОЙ И СВОЙСТВАМИ ПО СЕЧЕНИЮ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6 МЕТОДОМ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.16.01. - Металловедение и термическая обработка металлов и

сплавов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-20 И

005009188

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и технология обработки материалов» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Скворцова Светлана Владимировна

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Полькин Игорь Степанович (ОАО «ВИЛС»)

- кандидат технических наук Иванчук Светлана Борисовна (ОАО «НИАТ»)

Ведущее предприятие - ИМЕТ им. Байкова РАН

Защита диссертации состоится 29 декабря 2011 года в 14— часов на заседании диссертационного Совета Д 212.110.04 в ФГБОУ ВПО «МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского» по адресу: г. Москва, ул. Оршанская, 3, ауд. 220А. Отзыв на автореферат в одном экземпляре (заверенный печатью организации) просим направлять по адресу: 121552, г. Москва, ул. Оршанская, 3, МАТИ.

Факс:(495)417-89-78.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан 29 ноября 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Скворцова С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Титановые сплавы занимают важное место среди современных конструкционных материалов. Низкая плотность, высокая коррозионная стойкость и удельная прочность делают эти сплавы незаменимыми не только для авиационной и космической техники, но и для медицины и других отраслей промышленности.

В зависимости от условий эксплуатации изделия или конструкции материал, из которого они изготовлены, должен обладать определенным комплексом механических свойств. Так, в изделиях, работающих при знакопеременных циклических нагрузках, для повышения прочностных и усталостных характеристик материале необходимо создавать мелкодисперсную структуру. Однако такой структуре свойственны низкие значения пластичности и ударной вязкости. Если изделие или конструкция должны иметь высокую надежность при длительной эксплуатации или испытывать высокие ударные нагрузки, определяющее значение имеет скорость распространения трещины. В этом случае преимущество имеет пластинчатая структура, характеризующаяся высокой работой распространения усталостной трещины.

Нередко материал должен обладать сочетанием свойств, требуемый уровень которых обеспечивается разными типами структуры. В таких случаях в металлических материалах создают так называемую «бимодальную» структуру.

Разрушение изделий, испытывающих знакопеременные нагрузки, начинается с поверхностных слоев. Поэтому для повышения надежности деталей используются различные методы обработки, позволяющие улучшать структурное состояние поверхности. К таким методам относится механическое полирование, алмазное выглаживание, скоростное термическое упрочнение, химико-термическая обработка и др.

Одним из способов управления структурой титановых сплавов является термоводородная обработка (ТВО), позволяющая получать заданные размер и морфологию структурных составляющих материала полуфабриката или изделия. Благодаря различной диффузионной подвижности атомов водорода и основных легирующих элементов, ТВО также может являться одним из способов изменения поверхностной структуры титановых сплавов. Создание на поверхности изделий мелкодисперсной структуры должно обеспечивать высокий уровень прочностных и усталостных характеристик, а неизмененная пластинчатая структура сердцевины -высокие показатели ударной вязкости и вязкости разрушения. Однако систематических исследований в этом направлении до настоящего времени не

проводилось. Поэтому задача создания переменной по сечению, или «градиентной», структуры в сплаве ВТ6 является актуальной.

Цель настоящей работы состояла в изучении влияния обратимого легирования водородом на закономерности формирования поверхностной и объемной структуры в сплаве ВТ6 и разработке на этой основе технологии термоводородной обработки, обеспечивающей регламентированное изменение свойств по сечению полуфабриката.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить влияние параметров наводороживающего отжига: температуры, концентрации водорода и избыточного давления, на изменение фазового состава и структуры по сечению образцов из сплава ВТ6.

2. Изучить влияние времени изотермической выдержки при равновесном давлении водорода на глубину преобразованного слоя.

3. Исследовать закономерности формирования фазового состава и структуры по сечению образцов из сплава ВТ6, дополнительно легированных водородом, при дегазации.

4. Установить влияние различных типов объемной и поверхностной структуры, полученной при термоводородной обработке сплава ВТ6, на комплекс механических свойств.

5. Разработать технологию термоводородной обработки, позволяющую создать в титановом сплаве ВТ6 градиентную структуру.

Научная новизна:

1. Показана возможность создания в титановом сплаве ВТ6 градиентной структуры при обратимом легировании водородом. Установлено, что изменяя время изотермической выдержки при равновесном давлении водорода, можно изменять глубину его проникновения и, следовательно, толщину слоя с преобразованной структурой, а изменяя температуру наводороживания, можно получать в поверхностных слоях структуру различных типов - от мелкодисперсной до бимодальной.

2. Установлено, что для получения однородной дисперсной структуры в поверхностных слоях в процессе дегазации необходимо, чтобы при наводороживании в этих объёмах не только полностью завершалось а—>р

превращение, но и содержание водорода превышало 0,6%*, чтобы при охлаждении до нормальной температуры исключить образование в структуре более 10% мартенсита.

3. Показано, что создание при термоводородной обработке в сплаве ВТ6 градиентной структуры, изменяющейся от мелкодисперсной в поверхностных слоях до пластинчатой в сердцевине, по сравнению с объемной мелкодисперсной структурой, позволяет в 2-2,5 раза увеличить ударную вязкость и пластичность сплава и сохранить предел выносливости на уровне 650 МПа при незначительном снижении прочности.

Практическая значимость:

1. Построены номограммы для определения расчётной концентрации водорода, которую необходимо ввести в заготовку из сплава ВТ6, для получения заданной глубины преобразованного слоя в зависимости от величины удельной поверхности полуфабриката в процессе проведения наводороживающего отжига при температуре 800°С с избыточным давлением 26 кПа и изотермической выдержкой после поглощения водорода в течение 2 минут.

2. Разработан режим термоводородной обработки, включающий наводороживающий отжиг при температуре 800°С с избыточным давлением 26 кПа, изотермическую выдержку в течение 2 минут после поглощения расчётной концентрации водорода и вакуумный отжиг при температуре 625°С в течение 8 часов, позволяющий получить в сплаве ВТ6 градиентную структуру с высоким уровнем выносливости и ударной вязкости.

Разработанная технология была использована ЗАО «Имплант МТ» при производстве опытной партии бедренных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава из титанового сплава ВТ6.

Апробация работы. Материалы работы доложены на 9 научно-технических конференциях и семинарах, в том числе на Молодежных научно-технических конференциях «МАТИ»-РГТУ им. К.Э.Циолковского «Гагаринские чтения» (20102011гг., Москва), на VI Международном Аэрокосмическом Конгрессе 1АС'09 (2009г., Москва), на Международных конференциях «П в СНГ» (Одесса, 2009 г.; Екатеринбург, 2010 г.; Львов, 2011 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 работах, в том числе в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией - 3, список которых приведен в конце автореферата.

Здесь и далее по тексту концентрация водорода и легирующих элементов приведена в процентах по массе.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, списка использованной литературы из 106 наименований и приложения. Изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков и 18 таблиц.

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В главе рассмотрены физико-механические и эксплуатационные характеристики титанового сплава ВТ6, наиболее широко применяемого в различных областях техники, а также типы структур, характерные для различных видов полуфабрикатов из этого сплава.

Рассмотрены вопросы формирования структуры в титановых сплавах при различных видах обработки и ее влияние на механические свойства. Особое внимание уделено экспериментальным данным о влиянии типа структуры и размера структурных составляющих на усталостную прочность титановых сплавов. Рассмотрены принципы выбора оптимальной структуры полуфабрикатов для формирования необходимого уровня механических свойств, надежности и долговечности изделий.

Проведён анализ отечественной и зарубежной литературы по существующим в настоящее время способам поверхностного упрочнения металлов и сплавов, в том числе титановых сплавов, отмечены преимущества и недостатки каждого метода.

Рассмотрены принципы создания функциональных градиентных материалов. Сделан вывод о недостаточном количестве теоретических и экспериментальных данных в данной области.

Приведены данные по эффективному применению водорода в качестве временного легирующего элемента в сплаве ВТ6. Проанализирована температурно-концентрационная диаграмма фазового состава водородосодержащего сплава ВТ6. Показана возможность в широких пределах изменять микроструктуру и механические свойства титановых сплавов методом термоводородной обработки.

На основе анализа литературных источников поставлена цель работы и сформулированы конкретные задачи исследований.

Глава II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ"

Исследования проводили на образцах размером 12x12x24 мм, вырезанных из горячекатаной плиты из сплава ВТ6, полученной по промышленной технологии. Плита предварительно была подвергнута отжигу при температуре (3-области для

Основные экспериментальные результаты получены на оборудовании ресурсного центра коллективного пользования «Авиационно-космические материалы и технологии» МАТИ.

создания крупнопластинчатой структуры. Химический состав сплава приведен в таблице 1.

Таблица 1

Таблица 1-Химический состав плиты из сплава ВТ6

Сплав Легирующие элементы, масс.% Примеси, масс.%

А1 V Zr Si С О Н

ВТ6 6.25 4.1 <0.01 <0.1 0.03 0.18 0,006

Насыщение образцов водородом проводили в установке Сивертса в среде высокочистого газообразного водорода до средней концентрации водорода 0,2 -0,8% при температурах 700-900°С с последующим охлаждением со скоростью 1 К/с до нормальной температуры. Количество введенного водорода определяли по изменению давления в системе с известным объемом и контролировали по привесу образцов с помощью электронных лабораторных весов Adventure AR2140. Вакуумный отжиг образцов проводили в печи СВНЭ-1.Э.1/16-ИЗ. Остаточный водород после вакуумного отжига контролировали спектральным методом на спектрографе ИСП-51 с электронной аналитической приставкой MOPC-1/2048/PCI.

Металлографические исследования проводили на оптическом микроскопе АХЮ Observer.Aim при увеличениях до 1000 крат с использованием программы анализа изображений NEXSYS ImageExpert Pro 3.

Твердость по Роквеллу измеряли на приборе BUEHLER Macromet 5100Т по шкале HRC с нагрузкой 150 кгс. Измерение микротвердости проводили на приборе MicroMet 5101 с нагрузкой 1,0 Н, с использованием программного комплекса NEXSYS ImageExpert MicroHardness 2.

Рентгеноструктурный анализ проводили на дифрактометре ДРОН-7 в фильтрованном Кц медном излучении. По результатам рентгеновской съемки производили качественный и количественный анализ фазового состава.

Кратковременные механические испытания на растяжение проводили согласно ГОСТ 1497-84, на универсальной испытательной машине TIRA-test 2300. Испытания на ударную вязкость осуществляли по ГОСТ 9454-88 на образцах с U-образным вырезом. Сопротивление многоцикловой усталости определяли по ГОСТ 25.502-79 на испытательной машине LFM-UBM по схеме чистого изгиба с вращением, коэффициент асимметрии R= -1, частота нагружения f=50 Гц, базовое число циклов 107.

Экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики.

Глава III. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ГРАДИЕНТНОЙ СТРУКТУРЫ В ТИТАНОВОМ СПЛАВЕ ВТ6

В главе описаны исследования по влиянию температуры новодороживающего отжига, концентрации водорода, величины избыточного давления и времени изотермической выдержки после поглощения водорода на формирование градиентной структуры в сплаве ВТ6.

Исследования проводили на образцах, подвергнутых вакуумному отжигу в ß-области с последующим медленным охлаждением до нормальной температуры. Это позволило создать в сплаве ВТ6 однородную структуру с пластинчатой морфологией а-фазы (рис. 1).

Рис. 1. Структура плиты из сплава ВТ6 после вакуумного отжига в Р-области

Скорость поглощения водорода металлом и глубина его проникновения зависят от разных факторов, в частности, от величины давления водорода над металлом. Расчетное давление газообразного чистого водорода в реторте с образцами определяется заданной концентрацией водорода и массой образцов.

Для ускорения процесса поглощения в рабочем объеме реторты создавали избыточное давление водорода. При введении в образцы 0,2% водорода его давление задавали выше расчетного на 13, 26 и 39 кПа.

Показано, что избыточное давление влияет на время поглощения водорода. Так, поглощение 0,2% водорода при 900°С и величине избыточного давления Ризб=13 кПа происходит за 120 секунд. Увеличение Ризб в 2 раза приводит к сокращению времени поглощения до 60 секунд, а при Рюб = 39 кПа весь процесс занимает всего 7 секунд (рис. 2а).

На время поглощения водорода оказывает влияние не только избыточное давление, но и температура наводороживающего отжига: ее понижение приводит к увеличению скорости поглощения. Например, понижение температуры наводороживания с 900°С до 700°С при избыточном давлении 13 кПа в три раза сокращает время поглощения водорода (рис. 26).

Ризб, кПа

39

26

13

V3

Ч 2

, . 1

40

80

120

ТП0ГЛН,сек

а)

Ризб, кПа

39

26

13

3 А

V2

40

80

, сек

б)

Рис. 2. Кинетика поглощения образцами из сплава ВТ6 0,2% водорода при температурах 900°С (а) и 700°С (б) и избыточном давлении 13 кПа (1), 26 кПа (2) и 39 кПа (3)

Время поглощения водорода будет определять структуру сплава ВТ6. Водород инициирует а—>р превращение, скорость протекания которого определяется диффузионной подвижностью водорода и основных легирующих элементов. Последняя на несколько порядков ниже, чем у водорода. Наводороживающий отжиг до 0,2 % при 900 °С, избыточном давлении 13 кПа позволяет преобразовать поверхностную структуру образцов за время поглощения на глубину до 2000 мкм. В этом слое завершается а—>Р превращение и в процессе последующего охлаждения до нормальной температуры (3- фаза претерпевает р—>а' мартенситное превращение. Таким образом, формируется градиентная структура по сечению образца: в поверхностных слоях структура представлена Р- фазой и мартенситом с объёмной долей последнего более 50% (рис. За), которая постепенно переходит в пластинчатую (а+Р)-структуру сердцевины.

Увеличение избыточного давления принципиально не меняет распределение структурных составляющих по сечению образца, только вследствие уменьшения времени поглощения глубина преобразованного слоя сокращается в 2 раза. Увеличение избыточного давления до 39 кПа, и следовательно, сокращение времени поглощения, приводит к незавершённости а—>р превращения даже в поверхностных слоях. Вследствие малого количества р-фазы в структуре сплава, она оказывается пересыщенной водородом и в процессе охлаждения до нормальной

температуры претерпевает эвтектоидный распад с образованием гидрида (рис. Зв).

Проведение вакуумного отжига при температуре 625°С позволяет сохранить в сплаве ВТ6 градиентную структуру. Однако, вследствие наличия в поверхностных слоях большого количества мартенсита, образующегося при дегазации а- фаза наследует её пластинчатую морфологию (рис. 36). В том случае, если после наводороживающего отжига в структуре остается значительное количество а-фазы, то после вакуумного отжига она незначительно отличается от исходной (рис. Зг)

а) б) в) г)

Рис. 3. Структура поверхностного преобразованного слоя образцов из сплава, ВТ6 после поглощения 0,2% водорода при 900°С и избыточном давлении 13 кПа (а, б) и 39 кПа (в, г) и вакуумного отжига при 625°С (б, г)

Таким образом, проведённые исследования показали, что для получения в поверхностном слое мелкодисперсной структуры необходимо не только, чтобы в процессе наводороживания в нем завершалось а—>Р превращение и сплав переходил в однофазное [3-состояние, но и в процессе охлаждения до нормальной температуры а-фаза не должна претерпевать мартенситное превращение.

Для реализации этих условий, основываясь на ранее полученных исследованиях, необходимо, чтобы в приповерхностных слоях содержание водорода превышало 0,6 %. Проведённые оценки показали, что расчётная концентрация водорода (на всю массу образца) должна составлять 0,4 - 0,6 % для получения глубины преобразованного слоя 2000 - 4000 мкм. При введении свыше 0,4% из-за конструктивных особенностей установки максимальное избыточное давление не могло превышать 26 кПа.

Показано, что введение в сплав 0,4% водорода при температурах 900°С и 800°С при избыточном давлении 13 кПа происходит за 460 и 300 секунд, соответственно. Этого времени оказывается достаточно для диффузии водорода в сердцевину образцов и начала протекания в ней а—>р превращения (рис. 4а). Введение в сплав 0,6% водорода при температуре наводороживания 800°С приводит к увеличению времени поглощения до 480 секунд, и, следовательно, к

а) б) в) г)

Рис. 4. Структура сердцевины образцов из сплава ВТ6 после наводороживания при 800°С до 0,4% (а, б) и 0,6% (в, г) водорода и величине избыточного давления 13 кПа и вакуумного отжига при 625°С (б, г)

Увеличение избыточного давления водорода до 26 кПа при введении 0,4% водорода хотя и сокращает время наводороживающего отжига при 900° и 850°С до 300 и 240 секунд, соответственно, но не позволяет сохранить структуру центральной части образцов непреобразованной.

Поглощение 0,4 % водорода при температуре 800°С и избыточном давлении 26 кПа происходит за 150 секунд. За это время водород успевает диффундировать на глубину 1700 мкм, а центральная часть образцов имеет непреобразованную пластинчатую структуру (рис. 5).

Проведённые оценочные расчёты показали, что в приповерхностных слоях содержится около 1% водорода, что должно обеспечивать формирование однофазной р- структуры как при температуре наводороживания, так и после охлаждения до нормальной температуры. Однако наличие в поверхностных слоях а-фазы свидетельствует о незавершенности а-^Р - превращения, то есть времени, необходимого для поглощения 0,4% водорода, недостаточно для протекания диффузии основных легирующих элементов (рис. 5).

Дополнительная изотермическая выдержка от 2 до 6 минут после поглощения 0,4% водорода приводит к завершению а —>р - превращения в приповерхностных слоях и формированию при нормальной температуре структуры, состоящей из фазы и небольшого количества мартенсита а". Последующий низкотемпературный вакуумный отжиг при температуре 625°С позволяет получить вблизи поверхности дисперсную а +р - структуру, что сопровождается повышением твердости до 4200 МПа. По мере удаления от поверхности в структуре появляются частицы первичной

увеличению степени завершённости а—>р превращения в сердцевине образцов (рис. 4в), а проведение низкотемпературного вакуумного отжига преобразует как поверхностную, так и внутреннюю структуру образцов, минимизируя разницу между ними (рис. 4 б,г).

а - фазы, количество которых постепенно увеличивается. Это приводит к плавному уменьшению твердости до 3100 МПа, соответствующей твердости исходной отожженной пластинчатой а +(3 - структуре (рис. 5).

2000 4000 6000 8000 10000 I, мкм

Рис. 5. Изменение структуры и твердости по сечению образцов из сплава ВТ6, предварительно легированных 0,4% водорода при 800°С с избыточным давлением 26кПа после поглощения (I) и изотермической выдержки при равновесном давлении в течение 2 (II), 4 (II), 6 (IV) минут и вакуумного отжига при 625°С

Увеличение времени изотермической выдержки от 2 до 6 минут приводит к увеличению глубины преобразованного слоя от 2300 до 4000 мкм, соответственно (рис. 5).

Таким образом, проведенные исследования показали, что введение 0,4% водорода при температуре 800°С, изотермическая выдержка при равновесном давлении от 2 до 6 минут и последующий низкотемпературный вакуумный отжиг позволяют сформировать в образцах из сплава ВТ6 градиентную структуру, изменяющуюся от мелкодисперсной в поверхностных слоях до пластинчатой в сердцевине.

На следующем этапе работы была исследована возможность создания градиентной бимодальной структуры в сплаве ВТ6. Для этого образцы подвергали наводороживанию до концентрации 0,4% водорода при температуре 700°С, соответствующей а+р - области с избыточным давлением 26 кПа. Поглощение водорода при этих условиях происходит за 120 секунд. В приповерхностном слое глубиной до 2000 мкм происходит уменьшение количества а-фазы. Последующий вакуумный отжиг при температуре 625°С приводит к формированию бимодальной структуры, состоящей из пластинчатой первичной а-фазы, сохраняющейся в процессе наводороживающего отжига, и мелкодисперсной а -фазы, образующейся в процессе дегазации из водородосодержащей р-фазы.

С увеличением времени изотермической выдержки при равновесном давлении водорода происходит постепенное увеличение глубины слоя с преобразованной структурой от 2500 до 5000 мкм. При этом существенных различий в структуре поверхностных слоев не наблюдается: между пластинами первичной а-фазы располагаются дисперсные частицы вторичной а-фазы (рис. 6). Формирование такой структуры приводит к увеличению твердости поверхности образцов до 3900 МПа.

зооо1-!_;_I_1_

2000 4000 6000 8000 10000 I, мкм

Рис. 6. Изменение структуры и твердости по сечению образцов из сплава ВТ6, предварительно легированных 0,4% водорода при 700°С с избыточным давлением 26кПа после поглощения (I) и изотермической выдержки при равновесном давлении в течение 2 (II), 4 (II), 6 (IV) минут и вакуумного отжига при 625°С

Однако увеличение времени выдержки при равновесном давлении водорода вызывает небольшое снижение поверхностной твердости (рис. 6). Это связано с увеличением в поверхностной структуре количества первичной а-фазы и, соответственно, уменьшением количества дисперсных ос-частиц, образующихся в процессе вакуумного отжига.

Глава IV. ВЛИЯНИЕ ГРАДИЕНТНОЙ СТРУКТУРЫ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ВТ6

Глава посвящена сравнительному анализу механических свойств сплава ВТ6 с различной градиентной структурой, сформированной в процессе термоводородной обработки.

В главе III была показана возможность создания в заготовках из сплава ВТ6 поверхностного преобразованного слоя, структура и протяженность которого зависит от режимов термоводородной обработки. Создание в материале градиентной структуры, изменяющейся от мелкодисперсной в поверхностных слоях до крупнопластинчатой в сердцевине, обусловливает изменение свойств по сечению заготовки. Т.е. каждый слой материала с однотипной структурой будет иметь свойства, отличающиеся от соседних слоев. При проведении механических испытаний таких материалов полученные значения представляют собой интегральную величину, зависящую не только от структурного состояния каждого слоя, но и от соотношения их протяженности. Поэтому вначале на образцах была создана объемная структура, соответствующая структуре поверхностных слоев и структуре сердцевины образцов.

Исходным структурным состоянием всех заготовок была крупнопластинчатая структура, полученная отжигом в ß - области с последующим медленным охлаждением до нормальной температуры. Такая структура обеспечивает высокие значения ударной вязкости (KCU=0,57 МДж/м2) при удовлетворительной пластичности, но низких значениях предела выносливости (а. ,=350 МПа) (таблица 2, структура 1).

Введение в сплав ВТ6 0,8% водорода при 800°С с избыточным давлением 26 кПа, изотермической выдержкой после его поглощения в течение 3 часов и вакуумным отжигом при 625°С приводит к формированию объемной мелкодисперсной структуры (таблица 2, структура 2). Формирование такой структуры обеспечивает высокие значения прочности (1260 МПа) и предела выносливости (650 МПа), однако при этом наблюдается резкое падение пластичности и ударной вязкости (таблица 2).

Таблица 2

Влияние структуры образцов из сплава ВТ6 на механические свойства

Микроструктура

Механические свойства

сгв. МПа

(У ол, МПа

кси,

МДж/м2

О- Ь

МПа

- структуры получены после термоводородной обработки, включающей наводороживающий отжиг при температуре 800°С до 0,8% водорода и низкотемпературный вакуумный отжиг при 625°С в течение 8 часов

- структуры получены после термоводородной обработки, включающей наводороживающий отжиг при температуре 700°С до 0,6% водорода и низкотемпературный вакуумный отжиг при 625°С в течение 8 часов

На следующем этапе был проведен анализ механических свойств образцов с объемной бимодальной структурой а - фазы, полученной после наводороживания при 700°С до 0,6% водорода с избыточным давлением 26 кПа, изотермической выдержкой после поглощения в течение 3 часов и низкотемпературного вакуумного отжига (таблица 2, структура 3).

Такая структура, состоящая из крупных пластин первичной а-фазы и дисперсных частиц а-фазы, образующихся из Р - фазы в процессе дегазации, по сравнению с мелкодисперсной позволяет в три раза повысить пластичность, сохраняя на высоком уровне значения предела выносливости, но при существенном снижении прочности (таблица 2).

Низкотемпературный вакуумный отжиг при 625°С способствует значительной диспергации структуры сплава ВТ6, предварительно легированного водородом, вследствие протекания в процессе дегазации преимущественного зарождения частиц а-фазы, а не их роста.

Для повышения пластических характеристик материала необходимо увеличение размера структурных составляющих, поэтому был проведен ступенчатый вакуумный отжиг, включающий выдержку при 625°С в течение 3 часов, повышение температуры до 700°С, выдержку в течение 3 часов и повышение температуры до 800°С с выдержкой 1 час.

Проведение ступенчатого вакуумного отжига обеспечило при незначительном снижении прочности и выносливости (таблица 3) повышение пластичности и ударной вязкости при всех режимах ТВО.

Таблица 3

Влияние объемной структуры образцов из сплава ВТ6, полученной при ТВО, включающей ступенчатый вакуумный отжиг, на механические свойства

Микроструктура

Механические свойства

<Тв, МПа

1120

950

МПа

1060

890

5, %

5,2

8,9

кси,

МДж/м2

0,24

0,23

<7-1,

МПа

580

500

- структуры получены после термоводородной обработки, включающей наводороживающий отжиг при температуре 800°С до 0,8% водорода и ступенчатый вакуумный отжиг: 625°С в течение 3 часов + 700°С в течение 3 часов + 800°С в течение 1 часа

- структуры получены после термоводородной обработки, включающей наводороживающий отжиг при температуре 700°С до 0,6% водорода и ступенчатый вакуумный отжиг: 625°С в течение 3 часов + 700°С в течение 3 часов + 800°С в течение 1 часа

Таким образом, проведенные исследования показали, что создание в сплаве ВТ6 дисперсной или бимодальной структуры позволяет существенно увеличить значения прочности и выносливости, но даже укрупнение структурных составляющих не позволило приблизиться к значениям ударной вязкости и пластичности, которыми обладает пластинчатая структура.

На следующем этапе работы были испытаны образцы из сплава ВТ6, в которых с помощью ТВО была создана градиентная структура: мелкодисперсная или бимодальная в поверхностных слоях и пластинчатая в сердцевине. Условия наводороживания образцов подбирались таким образом, чтобы получить примерно равную протяженность слоев.

Проведенные испытания показали, что создание в образцах из сплава ВТ6 в поверхностных слоях дисперсной структуры позволило при небольшой потере в прочности в 3 раза увеличить пластичность, ударную вязкость в 2,7 раза при неизменном пределе выносливости по сравнению с объемной дисперсной структурой (таблицы 4 и 2).

Таблица 4

Влияние градиентной структуры, полученной с помощью ТВО, на механические свойства

наводороживающий отжиг при температуре 800°С до 0,4% водорода, изотермическая выдержка после поглощения водорода в течение 2 минут и низкотемпературный вакуумный отжиг при 625°С в течение 8 часов

наводороживающий отжиг при температуре 700°С до 0,4% водорода, изотермическая выдержка после поглощения водорода в течение 2 минут и низкотемпературный вакуумный отжиг при 625°С в течение 8 часов

Создание в поверхностных слоях образцов из сплава ВТ6 бимодальной структуры а -фазы позволило получить еще более высокие показатели пластичности и ударной вязкости, но при снижении прочностных характеристик (таблицы 4 и 2).

Укрупнение размера структурных составляющих за счет проведения ступенчатого вакуумного отжига позволило получить в образцах из сплава ВТ6 с градиентной структурой прочность на уровне 1100 МПа, пластичность более 9%, значения ударной вязкости более 0,43 МДж/м2 и предела выносливости более 500 МПа (таблица 5).

Таблица 5

Влияние градиентной структуры, полученной с помощью ТВО, включающей ступенчатый вакуумный отжиг, на механические свойства

№

п/п

Микроструктура

Механические свойства

МПа

<^0,2, МПа

8, %

кси,

МДж/м2

МПа

Поверхность

Сердцевина

ШШШ ■

ШЯНГ

Щ ЩШ т Ц

11 I г.-V: ■«|

»Я п 11 д

1090

970

5,9

0,43

580

950

880

10,6

0,48

500

* - наводороживающий отжиг при температуре 800°С до 0,4% водорода, изотермическая выдержка после поглощения водорода в течение 2 минут и водорода и ступенчатый вакуумный отжиг: 625°С в течение 3 часов + 700°С в течение 3 часов + 800°С в течение 1 часа

** . наводороживающий отжиг при температуре 700°С до 0,4% водорода, изотермическая выдержка после поглощения водорода в течение 2 минут и водорода и ступенчатый вакуумный отжиг: 625°С в течение 3 часов + 700°С в течение 3 часов + 800°С в течение 1 часа

Таким образом, полученные в работе результаты показали, что проведение наводороживающего отжига при 800°С с избыточным давлением 26 кПа и изотермической выдержкой после поглощения 0,4% водорода в течение 2 минут

позволяет сформировать в заготовках из сплава ВТ6 преобразованный слой, обеспечивающий хорошее сочетание прочностных и пластических характеристик.

Исходя из полученных результатов, был проведен оценочный расчет количества водорода, которое необходимо ввести в полуфабрикат заданного размера из сплава ВТ6 для формирования в нем преобразованного слоя требуемой толщины. Расчет проводили относительно удельной площади поверхности, которая вычислялась как отношение площади полной поверхности заготовки к ее объему или массе.

На основании полученных результатов были построены номограммы, показывающие изменение глубины преобразованного слоя от концентрации вводимого водорода и величины удельной поверхности полуфабриката из сплава ВТ6 после наводороживающего отжига при температуре 800°С с избыточным давлением водорода 26 кПа и изотермической выдержки после поглощения заданного количества водорода в течение 2 минут (рис. 7).

Рис. 7. Номограммы зависимости глубины преобразованного слоя от концентрации вводимого водорода и величины удельной поверхности полуфабриката из сплава ВТ6 при условии проведения наводороживающего отжига при температуре 800°С с избыточным давлением водорода 26 кПа и изотермической выдержки после поглощения заданного количества водорода в течение 2 минут

Показано, что чем больше масса или объем заготовки, а, следовательно, меньше величина ее удельной поверхности, тем меньше расчетное количество водорода, необходимое для формирования преобразованного слоя регламентированной толщины.

Проведенные расчеты были экспериментально подтверждены на заготовке цилиндрической формы из сплава ВТ6 высотой 80 и диаметром 90 мм, удельная площадь поверхности которой составила 15 мм2/г. Для формирования в данной заготовке преобразованного слоя протяженностью 5000 мкм в нее было введено 0,2% водорода (рис.8).

Рис. 8. Изменение макро- и микроструктуры по сечению прутка размером 090x80 мм из сплава ВТ6 после термоводородной обработки по разработанному режиму.

Разработанная технология была использована ЗАО «Имплант МТ» при производстве опытной партии бедренных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава из титанового сплава ВТ6. Увеличение поверхностной твердости за счет создания мелкодисперсной структуры позволило улучшить полируемость ножек и повысить надежность при работе в условиях знакопеременной нагрузки, что подтверждено соответствующим актом.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Изучено влияние параметров наводороживающего отжига: температуры, концентрации вводимого водорода и величины избыточного давления на формирование фазового состава и структуры в сплаве ВТ6. Показано, что увеличение величины избыточного давления водорода с 13 до 26 кПа в два раза сокращает время поглощения водорода, а до 39 кПа - почти в 10 раз. Понижение на 100°С температуры наводороживающего отжига в два раза уменьшает время поглощения, а увеличение концентрации вводимого водорода на 0,2% приводит к увеличению времени поглощения почти в 4 раза.

2. Показано, что, изменяя параметры наводороживающего отжига, можно изменять как глубину проникновения водорода и, следовательно, толщину слоя с преобразованной структурой, так и структуру - от мелкодисперсной (а+(3) до бимодальной, содержащей две а - фазы разного размера.

3. Установлено, что при наводороживающем отжиге с избыточным давлением 13 кПа времени поглощения оказывается достаточным для диффузии водорода в сердцевину образцов и начала протекания - превращения, что минимизирует разницу между структурой поверхностных и внутренних слоев.

4. Показано, что для получения мелкодисперсной поверхностной структуры с сохранением пластинчатой сердцевины необходимо, чтобы содержание водорода в преобразованном слое превышало 0,6%. Это обеспечивает не только завершение а—>Р - превращения, но и повышение стабильности р - фазы к мартенситному превращению при охлаждении со скоростью 1 КУс до нормальной температуры. Показано, что в поверхностных слоях количество мартенсита не должно превышать 10%.

5. Показано, что при наводороживающем отжиге при температурах 900 - 700°С с избыточным давлением водорода 26 кПа при введении 0,6% водорода не удается сохранить непреобразованной структуру центральной части заготовки. Установлено, что оптимальной концентрацией водорода для получения градиентной структуры является 0,4% при температурах наводороживания 700 и 800°С. Показано, что низкотемпературный вакуумный отжиг приводит к формированию мелкодисперсной поверхностной структуры, если наводороживание происходило при 800°С, и бимодальной структуры - при 700°С.

6. Проведен сравнительный анализ влияния объемной и градиентной структуры на механические свойства сплава ВТ6. Показано, что у образцов с поверхностной мелкодисперсной структурой при незначительном снижении прочности ударная вязкость и пластичность в 2 - 2,5 раза выше, чем у образцов с объемной дисперсной структурой, а значения предела выносливости не изменяются.

7. Построены номограммы для определения расчётной концентрации водорода, которую необходимо ввести в заготовки из сплава ВТ6, для получения заданной глубины преобразованного слоя в зависимости от величины удельной поверхности полуфабриката при условии проведения наводороживающего отжига при температуре 800°С с избыточным давлением 26 кПа и изотермической выдержкой после поглощения водорода в течение 2 минут.

8. На основании проведенных исследований разработан режим термоводородной обработки, включающий наводороживающий отжиг при температуре 800СС с избыточным давлением 26 кПа, изотермическую выдержку в течение 2 минут после поглощения расчётной концентрации водорода и вакуумный отжиг при температуре 625°С в течение 8 часов, позволяющий получить в сплаве ВТ6 градиентную структуру с высоким уровнем выносливости и ударной вязкости. Разработанная технология была использована ЗАО «Имплант МТ» при производстве опытной партии новых бедренных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава из титанового сплава ВТ6

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Ильин A.A., Скворцова C.B., Филатов A.A., Попова Ю.А., Куделина И.М. Закономерности формирования различных типов структур в титановых сплавах при изотермической обработке // Титан. 2009. №2(24). с. 30-34.

2. Ильин A.A., Скворцова C.B., Спектор B.C., Куделина И.М., Орешко Е.И. Взаимосвязь структуры и комплекса механических свойств в титановом сплаве ВТ6 // Титан. 2011. №1(31).2011. с. 26-29.

3. Ильин A.A., Скворцова C.B., Спектор B.C., Куделина И.М., Мамонтова H.A. Создание градиентной структуры в титановом сплаве термоводородной обработкой //Технология легких сплавов. 2011. №2. с. 37-41.

4. Куделина И.М., Сибгатулина Г.Т., Мамонтова H.A. Фазовые и структурные превращения в ß-титановом сплаве под действием водорода // Сб. тезисов докладов МНТК «XXXIV Гагаринские чтения». М.: МАТИ»-РГТУ. 2008. С. 44.

5. Куделина И.М., Мамонтова H.A., Пожога В.А. Получение градиентной структуры в титановом сплаве ВТ6 с помощью термоводородной обработки // Сб. тезисов докладов МНТК «XXXVI Гагаринские чтения». М.: «МАТИ»-РГТУ, 2010, Т1,с. 61-62.

6. Куделина И.М., Мамонтова H.A., Рунова Ю.Э. Исследование возможности формирования градиентной структуры в титановом сплаве ВТ6 с помощью термоводородной обработки. // Сб. тезисов докладов МНТК «XXXVII Гагаринские чтения». М.:«МАТИ»-РГТУ, 2011, Т1, с. 65-67.

_Подписано в печать 18.11.2011 г. Объем - 1 п.л._

Формат60x84 1/16 Тираж-100экз. Заказ№148 Издательско-типографский центр МАТИ, 109240, Москва, Берниковская наб., 14

Введение.

Глава I. Состояние вопроса.

1.1. Общая характеристика (ос+Р)-титановых сплавов.

1.2. 1.2 Титановый сплав ВТ6. Характеристика и области применения

1.3. Влияние структуры на механические свойства полуфабрикатов из титановых сплавов.

1.3.1. Типы микроструктуры в титановых сплавах.

1.3.2. Закономерности влияния типа структуры на механические свойства.

1.3.3. Закономерности влияния параметров структуры на механические свойства.

1.3.4.Причины, определяющие влияние структуры на механические свойства сплавов.

1.3.5. Принципы выбора оптимальной структуры полуфабрикатов.

1.4. Термоводородная обработка титановых сплавов.

1.4.1. Описание системы титан-водород.

1.4.2. Кинетика взаимодействия титана и его сплавов с водородом.

1.4.3. Наводороживание и вакуумный отжиг титановых сплавов.

1.4.4. Влияние водорода на структуру и свойства титановых сплавов.

1.5. формирование градиентных структурно-фазовых состояний в металлах и сплавах.

1.5.1. Понятие о градиентных структурах.

1.5.2. Функциональные градиентные материалы.

1.5.3. Методы поверхностного упрочнения титановых сплавов.

Титановые сплавы занимают важное место среди современных конструкционных материалов. Низкая плотность, высокая коррозионная стойкость и удельная прочность делают эти сплавы незаменимыми не только для авиационной и космической техники, но и для медицины и других отраслей промышленности.

В зависимости от условий эксплуатации изделия или конструкции материал, из которого они изготовлены, должен обладать определенным комплексом механических свойств. Так, в изделиях, работающих при знакопеременных циклических нагрузках, для повышения прочностных и усталостных характеристик материале необходимо создавать мелкодисперсную структуру. Однако такой структуре свойственны низкие значения пластичности и ударной вязкости. Если изделие или конструкция должны иметь высокую надежность при длительной эксплуатации или испытывать высокие ударные нагрузки, определяющее значение имеет скорость распространения трещины. В- этом случае преимущество имеет пластинчатая структура, характеризующаяся высокой работой распространения усталостной трещины.

Нередко материал должен обладать сочетанием свойств, требуемый уровень которых обеспечивается разными типами структуры. В таких случаях в металлических материалах создают так называемую «бимодальную» структуру.

Разрушение изделий, испытывающих! знакопеременные нагрузки, начинается с поверхностных слоев. Поэтому для повышения надежности деталей используются различные методы обработки, позволяющие улучшать структурное состояние поверхности. К таким методам относится механическое полирование, алмазное выглаживание, скоростное термическое упрочнение, химико-термическая обработка и др.

Одним из способов управления структурой титановых сплавов является термоводородная обработка (ТВО), позволяющая получать заданные размер и морфологию структурных составляющих материала полуфабриката или изделия. Благодаря различной диффузионной подвижности атомов водорода и основных легирующих элементов, ТВ О также может являться одним из способов изменения поверхностной структуры титановых сплавов. Создание на поверхности изделий мелкодисперсной структуры должно обеспечивать высокий уровень прочностных и усталостных характеристик, а неизмененная пластинчатая структура сердцевины — высокие показатели ударной вязкости и вязкости разрушения. Однако систематических исследований в этом направлении до настоящего времени не проводилось. Поэтому задача создания переменной по сечению, или «градиентной», структуры в сплаве ВТ6 является актуальной.

Научная новизна

1. Показана возможность создания в титановом сплаве ВТ6 градиентной структуры при обратимом легировании водородом. Установлено, что, изменяя время изотермической выдержки при равновесном давлении водорода, можно изменять глубину его проникновения и, следовательно, толщину слоя с преобразованной структурой, а изменяя температуру наводороживания, можно получать в поверхностных слоях структуру различных типов - от мелкодисперсной до бимодальной.

2. Установлено,ч что для получения однородной дисперсной структуры в поверхностных слоях в процессе дегазации необходимо, чтобы при наводороживании в этих объёмах не только полностью завершалось а—>Р превращение, но и содержание водорода превышало 0,6 масс. %, чтобы при охлаждении до нормальной температуры исключить образование в структуре более 10% мартенсита.

-63. Показано, что создание при термоводородной обработке в сплаве ВТ6 градиентной структуры, изменяющейся от мелкодисперсной в поверхностных слоях до пластинчатой в сердцевине, по сравнению с объемной мелкодисперсной структурой, позволяет в 2-2,5 раза увеличить ударную вязкость и пластичность сплава и сохранить предел выносливости на уровне 650 МПа при незначительном снижении прочности.

Практическая значимость

1. Построены номограммы для определения расчётной концентрации водорода, которую необходимо ввести в заготовку из сплава ВТ6, для получения заданной глубины преобразованного слоя в зависимости от величины удельной поверхности полуфабриката в процессе проведения наводороживающего отжига при температуре 800°С с избыточным давлением 26 кПа и изотермической выдержкой после поглощения водорода в течение 2 минут.

2. Разработан режим термоводородной обработки, включающий наводороживающий отжиг при температуре 800°С с избыточным давлением 26 кПа, изотермическую выдержку в течение 2 минут после поглощения расчётной концентрации водорода и вакуумный отжиг при температуре 625°С в течение 8 часов, позволяющий получить в сплаве ВТ6 градиентную структуру с высоким уровнем выносливости и ударной вязкости.

Разработанная технология была использована ЗАО «Имплант МТ» при производстве опытной партии бедренных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава из титанового сплава ВТ6.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Изучено влияние параметров наводороживающего отжига: температуры, концентрации вводимого водорода и величины избыточного давления на формирование фазового состава и структуры в сплаве ВТ6. Показано, что увеличение величины избыточного давления водорода с 13 до 26 кПа в два раза сокращает время поглощения водорода, а до 39 кПа — почти в 10 раз. Понижение на 100°С температуры наводороживающего отжига в. два раза уменьшает время* поглощения, а увеличение концентрации вводимого водорода на 0,2% приводит к увеличению времени поглощения почти в4 раза.

2. Показано, что, изменяя параметры наводороживающего' отжига, можно изменять как глубину проникновения! водорода и, следовательно, толщину слоя с преобразованной.структурой, так и структуру - от мелкодисперсной (а+р) до бимодальной, содержащей две а — фазы фазного размера. '

3. Установлено, что при- наводороживающем отжиге с избыточным давлением 13 кПа времени поглощения оказывается достаточным для диффузии водорода в сердцевину образцов и начала протекания а—>р - превращения, что минимизирует разницу между структурой поверхностных и внутренних слоев.

4. Показано, что для получения мелкодисперсной поверхностной структуры с сохранением пластинчатой сердцевины необходимо, чтобы содержание водорода в преобразованном слое превышало 0,6%. Это обеспечивает не только завершение а—>р - превращения, но и повышение стабильности р — фазы к мартенситному превращению при охлаждении со скоростью 1 К/с до нормальной температуры. Показано, что в поверхностных слоях количество мартенсита не должно превышать ,10%.

5. Показано, что при наводороживающем отжиге при температурах 900 -700°С с избыточным давлением водорода 26 кПа при введении 0,6% водорода не удается, сохранить непреобразованной структуру центральной части заготовки. Установлено, что оптимальной концентрацией водорода для получения градиентной структуры является 0,4% при температурах наводороживания 700 и

800°С. Показано, что низкотемпературный вакуумный отжиг приводит к формированию мелкодисперсной4 повёрхностной структуры, если наводороживаниё происходило при 800°С, и бимодальной структуры - при 700°С.

6. Проведен сравнительный .анализ влияния объемной и градиентной структуры на механические свойства' сплава? ВТ6. Показано, что у образцов с поверхностной мелкодисперсной структурой при незначительном снижении прочности ударная вязкость, и пластичность в 2 — 2;5 раза выше, чем у образцов с объемной дисперсной структурой, а значения предела выносливости > не изменяются.

7. Построены номограммы для определения расчётной- концентрации водорода, которую необходимо ввести в заготовки из сплава ВТ6, для получения заданной глубины преобразованного слоя в зависимости от величины удельной поверхности полуфабриката при условии проведения наводороживающего отжига при температуре 800°С с избыточным давлением: 26 кПа и изотермической выдержкой после поглощения водорода в течение 2 минут.

8. На основании проведенных исследований разработан режим термоводородной обработки; включающий наводороживающий отжиг при температуре 800°С с избыточным давлением 26 кПа, изотермическую выдержку в течение 2 минут после поглощения расчётной концентрации водорода и.вакуумный отжиг при температуре 625°С в течение 8 часов, позволяющий получить в сплаве ВТ6 градиентную структуру с высоким уровнем выносливости и ударной вязкости. Разработанная технология была использована ЗАО «Имплант , МТ» при производстве опытной . партии новых бедренных; компонентов эндопротеза тазобедренного сустава из титанового сплава ВТ6.

-176

1. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «МИСиС», 2005. - 432 е.;

2. Ильин A.A. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. М.: Наука, 1994. - 304 е.;

3. Коллингз Е.В. Физическое металловедение титановых сплавов / Пер. с англ. -М.: Металлургия, 1988. 223 е.;

4. Металлография титановых сплавов. Коллектив авторов. Под общ. ред. д.т.н., проф. Глазунова С.Г., д.т.н., проф. Колачева Б.А. М.: Металлургия, 1980. - 464 е.;

5. Воздвиженский В.М., Жуков A.A., Постнова А.Д., Воздвиженская М.В. Сплавы цветных металлов для авиационной техники. Рыбинск: РГАТА, 2002. -219 с.;

6. Колачев Б.А., Ливанов Б.А., Буханова A.A. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974. - 544 е.;

7. Хорев А.И. Титановые сплавы для авиакосмической техники и перспектива их развития // ВИАМ;

8. Хорев А.И. Титан это авиация больших скоростей и космонавтика // Технология легких сплавов, 2002, №4, с. 92-97;

9. Хорев А.И. Комплексное легирование и термомеханическая обработка титановых сплавов. М.: Машиностроение. 1979. - 228 е.;

10. Сплавы цветных металлов для авиационной техники / Воздвиженский В.М., Жуков A.A., Постнова А. Д., Воздвиженская М.В. Под общ. ред. В.М. Воздвиженского. Рыбинск: РГАТА, 2002. - 219 с.

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

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

13. Гольдшмидт X. Дж. Сплавы внедрения. Т. 2. М.: Мир, 1971. - 464 с.

14. Глазунов С.Г., Моисеев В.Ы. Конструкционные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1974. — 3 6 8 с.

15. Thermohydrogen Treatment — the Base of Hydrogen Treatment of Titanium Alloys / A. A. Ilyin, I.S. Polkin, A.M. Mamonov, V.K. Nosov II Proc. of the 8th World Conference on "Titanium—95". — Birmingham (UK), 1995. P. 2462-2469.

16. БалабуевП.В. Титановые сплавы в изделиях АНТК им. О.К.Антонова // Титан. 1998, №10.-С. 15-19.

17. Ilyin А.А., Mamonov A.M., Nosov V.K. Thermohydrogen Treatment: Scientific Basics and Future Application // Proc. of the 2nd Pacific Rim Int. Conf. on Advanced Materials and Processing. — South Korea, 1995. P. 697-705.

18. Колачев Б.А., Мальков А.В. Физические основы разрушения титана.-М.: Металлургия. 1983.-160 с

19. Дроздовский Б.А., Проходцева Л.В., Новосильцева Н.И. Трещиностойкость титановых сплавов.-м.: Металлургия, 1983.-192 с.

20. Чечулин Б.Б., Хесин Ю.Д. Циклическая и коррозионная прочность титановых сплавов. -М.: Металлургия, 1987.-208 с.

21. Микляев П.Г., Нешпор Г.С., Кудряшов В.Г. Кинетика Разрушения.-М.: Металлургия, 1979.-267 с

22. А.А. Ильин, Б.А. Колачев, И.С. Полькин. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник -М.: ВИЛС-МАТИ, 2009.-520 с

23. Titanium'2003: Science and Technology: Proc. 10th World conf. on Titanium, 1318 July 2003, Hamburg, Germany. V. 1-5 -3425 p.

24. Nourbakh S., Blicharski M., Nutting J. // Titanium Sci. and Technol., Proc. 5 Int. Conf. Munich. FRG: 1984. - V. 3. P. 1729 - 1736.

25. Murakami J., Jzumi O., Nishimure T. // Titanium Sci. and Technol., Proc. 5 Int. Conf. Munich. FRG: 1984. - V. 3. P. 1403 - 1422.

26. Хеоснес Ф. Рекристаллизация металлических материалов: пер. с англ. М.: Металлургия, 1982. 352 с.

27. Горелик С.С. Рекристаллизация металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1978.-568 с.

28. Бернпггейн М.Л. Структура деформированных металлов. М.: Металлургия, 1977.-430 с.

29. Бородкина М.И., Спектор Э.Н. Рентгенографический анализ текстуры металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1981. - 272 с.

30. LederichR.I., Sastry S.M.L., O'Neal I.E. Microstructural Refinements for Superplastic Forming Optimization in Titanium Alloys // Proc. of the 5th Intern. Conf. on Titanium. Titanium Science and Technology. Munich, 1984, Vol. 2. P. 695-702.

31. Брун М.Я., Шаханова Г.В., Родионова В.Д., Солдатенко Н.В. Влияние параметров глобулярной структуры на механические свойства сплава ВТЗ-1. МиТОМ. 1984. №5. с.46-49.

32. Ищунькина Т.В., Полькин И.С., Коробов О.С. и др. Зависимость сопротивления МЦУ сплава ВТ22 от параметров структуры //Технология легких сплавов. 1997. №1. С. 61-63.

33. Колачев Б.А., Полькин И.О., Талалаев В.Д. Титановые сплавы разных стран. -М.: ВИЛС, 2000.-318 с.

34. Adachi S., Wagner L., Luetjiering G. Influence of Mean Stress on Fatigue Crack Nucleation in (a+P) Titanium Alloys/Int. Conf. Fatigue Eng. Mater. And Structure. Sheffield, 1986. V. 1. London. 1986. P. 67-74.

35. Добаткини В.И., Розенберг В.М.// Цветные металлы.-1981. -№6. -с. 81-86

36. Duan W. Titanium Sci. and Technol. the Proceeding of the sixth international conference of titanium.-Cannes, 1988. P. 159-162.

37. Lutjering G., Gusler A., Wagner L. Titanium Sci. and Technol. the Proceeding of the sixth international conference of titanium.-Cannes, 1988. P.71-80.

38. Allison J.E., Cho W., Jones J.W. and other. Titanium Sci. and Technol. the Proceeding of the sixth international conference of titanium.-Cannes, 1988. P.293-298.

39. Vittemant В., Thauvin G. Titanium Sci. and Technol. the Proceeding of the sixth international conference of titanium.-Cannes, 1988. -P.319-324.

40. Cho W. and other. Titanium Sci. and Technol. the Proceeding of the sixth international conference of titanium.-Cannes, 1988. P. 187-192.

41. Seevant CM Materuaux et techniques special titane. 1986, September. - P. 13-23.

42. Herteman J.P.// IlVIateruaux et techniques special titane. 1986, September. - P.39-46.

43. Eulon D., Fugishiro S., Postans P.J., Froes F.N. Titanium technol.: present status and future trends. 1986.

44. Шканов И.Н.//Тезисы докладов конференции «Структура и прочность металлов в широком интервале температур».-Каунас: 1989 с.82-83.

45. Брун М.Я. Возможности повышения механических свойств титановых сплавов оптимизацией структуры // МиТОМ, 1979, №11, 51-55.

46. Ливанов В.А., Буханова А.А., Колачев Б.А. Водород в титане. М.: Металлургия, 1962. — 246 с.

47. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 Т. 2 / Под общ. редакцией акад. РАН Н.П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1997. -1024 с.

48. Колачев Б.А. Водородная хрупкость металлов. М.: Металлургия, 1985. -216 с.

49. Водородная технология титановых сплавов / А.А. Ильин, Б.А. Колачев, В.К. Носов, A.M. .У1а:м:оно:в; Под общ. редакцией чл.-корр. РАН А.А. Ильина. М: «МИСиС», 2002. — 392 с.

50. Massalski Т.В. Binary Alloy Phase Diagrams. ASM. Metals. Ohio, 1986, 1987, V. 1,2.-2224 p.

51. San-Martin, IVXanchester F.D. The Ti-H System // Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1987, V. 8, JNs 1. — P. 30-42.

52. Назимов О.П., Ильин А.А., Мальков A.B., Звонова Л.Н. Влияние водорода на структуру и физические свойства а-сплавов титана // Физико-химическая механика материалов (ФХММ). 1979, Т. 15, №3. С. 24-30.

53. ГельдП.В., Рябов Р.А., Мохрачева Л.П. Водород и физические свойства металлов и сплавов: Гидриды переходных металлов. М.: Наука, 1985. - 232 с.

54. Назимов O.IT-, Ильин А.А., Колеров М.Ю. О состоянии водорода в титане // Журнал физической: химии. 1980, Т. 54. С. 2774-2777.

55. Белова С.Б., Колачев Б.А., Мамонов И.М. Параметры диффузии элементов замещения в а- и ß-титане / В сб.: «Научные труды МАТИ им. К.Э. Циолковского» //М.: ИЦ «МАТИ»-РГТУ им. К.Э. Циолковского. 2002, Вып. 5 (77). С. 5-9.

56. Колачев Б.А., Ильин A.A., Лавренко В.А., Левинский Ю.В. Гидридные системы. М.: Металлургия, 1992. - 352 с.

57. Константы взаимодействия металлов с газами / Я.Д. Коган, Б.А. Колачев, Ю.В. Левинский и др. М.: Металлургия, 1987. - 368 с

58. Ильин A.A., Михайлов Ю.В, Носов В.К., МайстровВ:М. Влияние водорода на распределение легирующих элементов между а- и ß-фазами в титановом сплаве ВТ23 // Физико-химическая механика материалов (ФХММ). 1987, №1. С. 112114.

59. Ильин A.A., Мамонов A.M., Носов В.К., Майстров A.M. О влиянии водорода на диффузионную подвижность атомов металлической подрешетки ß-фазы титановых сплавов // Металлы (РАН). 1994, №5. С. 99-103.

60. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах: В 2 ч.: 4.1. Термодинамика и общая кинетическая теория / Пер. с англ.- М.: Мир, 1978. 808 с.

61. Попов A.A. Теория превращений в твердом состоянии. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. - 168 с.

62. Коваленко В.В. Физическая основа формирования и эволюции градиентных и структурно-фазовых состояний в сталях и сплавах/В.В.Коваленко, Э.В. Козлов, Ю.Ф.Иванов, В.Е.Громов.-Новокузнецк: ООО "Полиграфист", 2009.-557 с.

63. Градиентные структурно-фазовые состояния в твердых телах / Э.В. Козлов, A.M. Глезер, В.Е. Громов и др. // Известия РАН. Сер.: Физическая. 2003. - Т 67, № 10.-С. 1374.

64. Градиентные структурно-фазовые состояния в рельсовой стали. / В.Е. Громов, В.А. Бердышев, Э.В. Козлов и др.. М. : Недра ком. ЛТД, 2000. -176 с.

65. Метастабильный аустенит как фактор повышения конструктивной прочности мартенситно-стареющих сталей / СВ. Гладковский и др. // Физика металлов и металловедение. 1999. - Т.87. - №3. - С.86-96.

66. Кудлай А.С. Формирование в стали микроструктуры переходной зоны при прерванной закалке и структурной неоднородности при двустадийном охлаждении / А.С. Кудлай, Ж.А. Дементьева // Металловедение и термическая обработка металлов. 2000. - № 2. - С. 11-14.

67. Данильченко В.Е. Лазерное упрочнение технического железа / В.Е. Данильченко, Б.Б. Польчук // Физика металлов и металловедение. 1999. -Т. 86, № 4.-С. 124-128.

68. Сталь на рубеже столетий / под науч. ред. Ю. С. Карабасова: М. : МИСиС, 2001.-664 с.

69. Гасик M. М. Теоретические и технологические основы- функциональных градиентных материалов / М.М. Гасик. Днепропетровск: ГНПП Системные технологии, 1997.- 121 с.

70. Functionally Graded Materials / Eds. Y.Miymoto, В. Rabin, W.Kaysser, R. Ford.-Kluwer Acad. Publishers. Netherlands, 1999.-320 p.

71. Лилиус K.P. Функциональные градиентные материалы: новые материаловедческие решения / К.Р. Лилиус, М.М: Гасик. //Электрометаллургия. -2003.-№3.-С. 24-30.

72. Градиенгаые структуры в перлитной стали. / Э.В. Козлов, В Л. Громов, В.В. Коваленко и др. Новокузнецк: издательство СибГПД 2004.-224 с.

73. Вашуль X. Практическая металлография. Методы изготовления образцов / Пер. с нем. -М.: Металлургия, 1988. — 319 с.

74. Беккерт М., Клемм X. Справочник по металлографическому травлению / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1979. — 336 с.

75. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н. Рентгенографиченский и электронно-оптический анализ: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: «МИСиС», 1994. - 328 с.

76. Борисова Е.А., Бочвар Г.А., Браун М.Я. , Глазунов С.Г., Колачев О.С. и др.; Под редакцией Аношкина Н.Ф., Белова А.Ф. , Глазунова С.Г., Добаткина В.И. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов М.: Металлургия, 1980. -464 с.

77. Коростелев П.П. Лабораторные приборы технического анализа. Справочник. М., Металлургия. 1987. с.115-117.

78. Назимов О.П., Буханова A.A. Спектральное определение водорода в металлах. Журнал прикладной спектроскопии. 1977. т.27. с.963-973.

79. Методическая рекомендация. Измерение параметров решетки титановых сплавов. ВИЛС. МП 30-26-70. 1970. 19.

80. Методы испытания, контроля и исследования машиностроительных материалов / под ред. Туманова А.Т. Том 2. Методы исследования механических свойств металлов. М.: Машиностроение, 1974, 320 с.

81. Джонсон Н., Лион Ф./ Статистика и планирование эксперимента в технике и науке, т. 1. Методы обработки данных. М. Мир. 1980. С.512.

82. Гриднев В.Н., Ивасишин ОМ., Ошкадеров С.П. Физические основы скоростного термоупрочнения титановых сплавов. Киев: Наук, думка, 1986. 256 с.

83. Скворцова C.B.,Спектор В.С.,Засыпкин В.В.,Панин П.В.,Грушин И.А. Построение температурно-концентрационной диаграммы для титанового сплава ВТ6, дополнительно легированного водородом. Сб. Ti-2010 в СНГ, с. 289-291

84. Д.У. Дини «Лазерная модификация поверхности, покрытий, нанесенных электроосаждением, физическим осаждением из паровой фазы и плазменным распылением», Калифорния, стр. 41.

85. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками. (Под редакцией Дж. М. Поута)., М. Машиностроение, 1987, 424.

86. Григорянц А.Г., Сафонов А.Н., «Лазерная техника и технология» Кн. 6. Основы лазерного термоупрочнения сплавов. М., Высшая школа, 1988, 156.

87. Виноградов Ю. М. Трение и износ модифицированных металлов. М.: Наука, 1972. 151 с.

88. Горынин И.В. Чечулин Б.Б. Титан в машиностроении М.¡Машиностроение, 1990. с.400.

89. Buchanan R.A., Rigney E.D., Williams J.M.: Ion implantation of surgical TÍ6A14V for improved resistance to wear-accelerated corrosion. J. Biomed. Mater. Res.21: 355, 1987.