359 / 460
Актуальные проблемы в машиностроении. 2015. №2
Материаловедение
в машиностроении
____________________________________________________________________
359
Структурные исследования были выполнены методами рентгеноструктурного
анализа, оптической и просвечивающей микроскопии. Механические свойства определяли
методами микротвердости на приборе ПМТ-4М и растяжения при комнатной температуре на
динамометре Instron со скоростью 0,5мм/мин. Для титана и его сплава при растяжении
использовались плоские стандартные образцы с расчетной длиной l
0
= 25 мм, вырезанные
вдоль направления экструзии (прокатки). При растяжении в поперечном направлении
использовали короткие образцы с базой l
0
= 5 мм.
Экспериментальные результаты и обсуждение
Деформируемость
Результаты табл. 1 показывают влияние исходного состояния (КЗ и УМЗ), условий
прокатки (с током и без тока) на деформируемость титана трех марок и титанового сплава.
При сравнении влияния марки титана видно, что при холодной прокатке без тока наилучшей
деформируемостью (ε = 88 %) обладает титан Grade-2 в УМЗ состоянии, полученном РКУП
(10). Интересно, что в УМЗ состоянии его деформируемость выше, чем в КЗ состоянии (ε =
77 %). Наименьшую деформируемость (ε = 35 %) при такой же прокатке проявляет УМЗ
титан ВТ1-0, что прямо связано с наибольшим содержанием примесей. В УМЗ титане ВТ1-0
только прокатка с промежуточными отжигами позволяет достичь повышенной
деформируемости (ε = 75 %), сравнимой со значениями для Grade-2 и 4.
Таблица 1
Максимальная деформация до разрушения
Сплав,
состояние
Комбинированная обработка
ε, % е
Ссылка
ВТ1-0, КЗ
РКУП(8)+ХП
35
0.4
не опубл.
РКУП(8)+ХП (с пром. отжигами)
75
1.2
[6]
РКУП(8)+прокатка с током
58.5 0.8
не опубл.
Grade 2, КЗ
ХП
РКУП(10)+ХП
77
88
1.4
2.1
[3]
[3]
Grade 4, КЗ
РКУП(8)+ХП
РКУП(8)+прокатка с током
64
90
0.97
2.0
[3]
не опубл
Ti
49.4
Ni
50.6
, КЗ ХП
РКУП(8)+ХП
РКУП(8)+прокатка с током
50
44.5
85
0.7
0.59
1.91
[5, 7]
[8]
[8]
Прокатка с током для всех материалов в УМЗ состоянии после РКУП резко повышает
деформируемость и особенно эффективно для интерметаллидного сплава с памятью формы
Ti
49.4
Ni
50.6
.
Микроструктура
Наряду со значительным изменением деформируемости в исследованных сплавах в
результате комбинированных схем деформации происходит более сильное измельчение
микроструктуры (рис.1).
Так, в РКУП сплаве Grade-2 прокатка без тока дополнительно уменьшает средний
размер зерен с 0.3 до 0.1 мкм (рис. 1
а
,
б
). Наименьшее измельчение структуры свойственно
процессу ВЭ (рис. 1
в
,
г
). В продольном сечении структура является фрагментированной.
Наблюдается смешанная структура, состоящая из пластин и равноосных фрагментов.
Наибольшая степень измельчения структуры достигается в РКУП сплаве Ti
49.4
Ni
50.6
, в
котором УМЗ структура превращается в наноструктуру (рис. 1
д
,
е
).