Фазовые превращения в сплаве Ti--6Al--4V при закалке в воде и потоке азота высокого давления

Аннотация

Методами рентгенофазового анализа с дополнительным применением методов повышения разрешения рентгенограмм исследовано фазовое состояние сердцевины и поверхностных слоев сплава на основе титана ВТ6 (Ti--6Al--4V) после закалки в воде и в потоке азота высокого давления. В процессе быстрого охлаждения от температуры 850 °С (из фазовой (α + β)-области) происходит формирование мартенситной орторомбической фазы (α″) и инерметаллидной фазы Ti₃Al (α₂). Установлено, что объемные доли α″- и α₂-фазы выше в поверхностных слоях, чем в объеме сплава. При последующем старении объемная доля α₂-фазы в поверхностных слоях снижается, в то время как в сердцевине сплава объемная доля этой фазы не изменяется. В процессе нагрева и выдержки под закалку в азоте высокого давления и в воде в поверхностном слое образуются твердые растворы азота и кислорода в α-титане соответственно. После закалки в воде в поверхностном слое обнаружен диоксид титана TiO₂, а после закалки в потоке азота высокого давления --- фазы TiN, Ti₂N

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Ельчанинова В.А., Алейникова А.И., Винтайкин Б.Е. и др. Фазовые превращения в сплаве Ti--6Al--4V при закалке в воде и в потоке азота высокого давления. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2025, № 5 (122), с. 72--87. EDN: UWFKND

Литература

[1] Казанцева Н.В., Крахмалев П.В., Ядройцева И.А. и др. Лазерная аддитивная 3D-печать титановых сплавов: современное состояние, проблемы, тенденции. Физика металлов и металловедение, 2021, т. 122, № 1, с. 8--30. EDN: WLAJIJ. DOI: https://doi.org/10.31857/S001532302101006X

[2] Попова М.А., Попов А.А., Россина Н.Г. Особенности выделения α₂-фазы в жаропрочных титановых сплавах. ПРОСТ--2010. Сб. V Евразийской науч.-практ. конф. М., МИСиС, 2010, с. 7.

[3] Sahoo R., Jha B.B., Sahoo T.K. Effect of primary alpha phase variation on mechanical behaviour of Ti--6Al--4V alloy. Mater. Sci. Technol., 2015, vol. 31, no. 12, pp. 1486--1494. DOI: https://doi.org/10.1179/1743284714Y.0000000736

[4] Prasad Y.V.R.K., Seshacharyulu T., Medeiros S.C., et al. A study of beta processing of Ti--6Al--4V: is it trivial? J. Eng. Mater. Technol., 2001, vol. 123, no. 3, pp. 355--360. DOI: https://doi.org/10.1115/1.1372708

[5] Попов А.А., Россина Н.Г., Жилякова М.А. Процессы выделения α₂-фазы в титановых сплавах. ПРОСТ 2018. Сб. тр. IХ Евразийской науч.-практ. конф. М., Студио-Принт, 2018, с. 20. EDN: XNERTF

[6] Попов А.А., Попова Е.Н., Карабаналов М.С. и др. Процессы формирования α + α₂-структуры в модельных псевдо α-сплавах титана. Физика металлов и металловедение, 2022, т. 123, № 5, с. 541--546. EDN: XULZUU

[7] Carreon H., Ruiz A., Santovena B. Study of aging effects in a Ti--6Al--4V alloy with widmanstatten and equiaxed microstructures by non-destructive means. AIP Conf. Proc., 2014, vol. 1581, pp. 739--745. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4864894

[8] Wei D., Koizumi Y., Nagasako M., et al. Introducing dislocations locally in Al-supersaturated α₂-Ti₃Al single crystal via nanoscale wedge indentation. Intermetallics, 2019, vol. 113, art. 106557. DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2019.106557

[9] Агзамов Р.Д., Тагиров А.Ф., Николаев А.А. Исследование влияния режимов низкотемпературного ионного азотирования на структуру и свойства титанового сплава ВТ6. Вестник УГАТУ, 2017, т. 21, № 4, с. 11--17. EDN: ZWSQJJ

[10] Wielewski E., Siviour C.R., Petrinic N. On the correlation between macrozones and twinning in Ti--6Al--4V at very high strain rates. Scripta Mater., 2012, vol. 67, iss. 3, pp. 229--232. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2012.04.026

[11] Li C., Li G., Yang Y., et al. α″ martensitic twinning in alpha + beta Ti--3.5Al--4.5Mo titanium alloy. J. Metall., 2011, vol. 8. DOI: https://doi.org/10.1155/2011/924032

[12] Ильин А.А., Коллеров М.Ю., Ушенин А.В. Закономерности проявления эффекта запоминания формы в сплавах системы Ti--Al--V. В кн.: Новые стали и сплавы, режимы их термической обработки. Л., ДНТП, 1991, с. 75--76.

[13] Демаков С.Л., Степанов С.И., Илларионов А.Г. и др. Анизотропия термического расширения орторомбического мартенсита в двухфазном титановом сплаве. Физика металлов и металловедение, 2017, т. 118, № 3, с. 278--285. DOI: https://doi.org/10.7868/S0015323017030032

[14] Демаков С.Л., Семкина Я.А., Степанов С.И. Зависимости изменения периодов орторомбической решетки мартенсита в титановом сплаве ВТ23. Уральская школа молодых металловедов. Ч. 1. Екатеринбург, УрФУ им. Б.Н. Ельцина, 2016, с. 219--223. EDN: YRAEWY

[15] Кузьмин Р.Н., Винтайкин Б.Е. Мессбауэровская спектроскопия сплавов. М., Изд-во МГУ, 1991.

[16] Винтайкин Б.Е., Кузьмин Р.Н. Отделение аппаратурных уширений и Kα₂ составляющей и Kα-дублета на двумерных картах распределения интенсивности рассеяния рентгеновских лучей прямыми вариационными методами на ЭВМ. Кристаллография, 1986, т. 31, № 4, с. 656--660.

[17] Черенков Я.В., Винтайкин Б.Е., Смирнов А.Е. Исследование фазового состояния поверхностных слоев быстрорежущих сталей на основе Fe--W--C после азотирования. Кристаллография, 2022, т. 67, № 4, с. 645--651. EDN: NZXLGO

[18] Гинье А. Рентгенография кристаллов. Теория и практика. М., ФИЗМАТГИЗ, 1961.

[19] Shevchenko S.Yu., Melnik Yu.A., Smirnov A.E., et al. Comparative evaluation of methods for the determination of heat transfer coefficients of liquid and gaseous quenching media. Mech. Ind., 2017, vol. 18, no. 7, art. 703. DOI https://doi.org/10.1051/meca/2017050

[20] Фромм Е., Гебхардт Е. Газы и углерод в металлах. М., Металлургия, 1980.