Eng
Ukr
Rus
Печать
2017 №02 (06) DOI of Article
10.15407/sem2017.02.07
2017 №02 (08)

Современная электрометаллургия 2017 #02
SEM, 2017, #2, 45-52 pages
 
Построение расчетных термокинетических диаграмм анизотермических превращений титановых сплавов на основе алюминидов
 
Journal                    Современная электрометаллургия
Publisher                 International Association «Welding»
ISSN                      2415-8445 (print)
Issue                       № 2, 2017 (June)
Pages                      45-52
 
 
Authors
В. А. Костин, Г. М. Григоренко, С. Г. Григоренко
Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Abstract
Алюминиды и сплавы на их основе являются перспективными высокопрочными, жаро- и окалиностойкими материалами, востребованными в оборудовании и узлах ответственного назначения, в частности судостроении, авиационной и космической технике. Основным методом получения необходимого комплекса механических свойств интерметаллидных сплавов является их термомеханическая обработка, параметры которой могут быть получены на основе построения термокинетических диаграмм анизотермических превращений интерметаллидных сплавов системы Ti–Al. Получение экспериментальных термокинетических диаграмм интерметаллидных сплавов достаточно затруднительно. Цель работы состояла в построении расчетной термокинетической диаграммы анизотермических превращений интерметаллидного титанового сплава на основе алюминида титана. Расчетная методика основана на использовании теории многокомпонентных сплавов и термодинамического моделирования на основе методологии CALPHAD. Для решения задачи прогнозирования температур фазовых превращений в интерметаллидах системы Ti–Al был использован метод регрессионного анализа. Разработана методика, с помощью которой построена термокинетическая диаграмма образования алюминида титана Ti3Al. Предложены уравнения регрессии для определения температур начала фазовых превращений на диаграмме состояния системы Ti–Al. Определено влияние содержания алюминия в интерметаллиде Ti3Al на температуру начала образования интерметаллида. Показано, что с увеличением содержания алюминия в интерметаллиде Ti3Al от 10 до 29 ат. % температура начала превращения β-Ti>Ti3Al повышается с 520 до 1170 оС. Дальнейшее повышение содержания алюминия в интерметаллиде с 29 до 40 ат. % приводит к незначительному снижению начальной температуры превращения до 1140 оС. Разработанная методика может быть использована для моделирования термокинетических диаграмм анизотермических превращений в сложных титановых сплавах. Библиогр. 19, табл. 1, ил. 5.
 
Ключевые слова: титановые сплавы; интерметаллиды; алюминиды титана; фазовые превращения; Gleeble 3800; регрессионный анализ
 
Received:                13.04.17
Published:               27.06.17

Читати реферат українською


Побудова розрахункових термокінетичних діаграм анізотермічних перетворень титанових сплавів на основі алюмінідів
В. А. Костін, Г. М. Григоренко, С. Г. Григоренко
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України. 03680, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 11. Е-mail: office@paton.kiev.ua
Алюмініди та сплави на їх основі є перспективними високоміцними, жаро- та окалиностійкими матеріалами, затребуваними в обладнанні і вузлах відповідального призначення, зокрема суднобудуванні, авіаційній і космічній техніці. Основним методом отримання необхідного комплексу механічних властивостей інтерметалідних сплавів є їх термомеханічна обробка, параметри якої можуть бути отримані на основі побудови термокінетичних діаграм анізотермічних перетворень інтерметалідних сплавів системи Ti–Al. Отримання експериментальних термокінетичних діаграм інтерметалідних сплавів досить складне. Мета роботи полягала в побудові розрахункової термокінетичної діаграми анізотермічних перетворень інтерметалідного титанового сплаву на основі алюмініду титану. Розрахункова методика заснована на використанні теорії багатокомпонентних сплавів і термодинамічного моделювання на основі методології CALPHAD. Для вирішення задачі прогнозування температур фазових перетворень в інтерметалідах системи Ti–Al було використано метод регресійного аналізу. Розроблено методику за допомогою якої побудована термокінетична діаграма утворення алюмініду титану Ti3Al. Запропоновано рівняння регресії для визначення температур початку фазових перетворень на діаграмі стану системи Ti–Al. Визначено вплив вмісту алюмінію в інтерметаліді Ti3Al на температуру початку утворення інтерметаліду. Показано, що зі збільшенням вмісту алюмінію в інтерметалідах Ti3Al від 10 до 29 ат. % температура початку перетворення β-Ti>Ti3Al підвищується з 520 до 1170 °С. Подальше підвищення вмісту алюмінію в інтерметаліді з 29 до 40 ат. % призводить до незначного зниження початкової температури перетворення до 1140 °С. Розроблена методика може бути використана для моделювання термокінетичних діаграм анізотермічних перетворень в складних титанових сплавах. Бібліогр. 19, табл. 1, іл. 5.
Ключові слова: титанові сплави; інтерметаліди; алюмініди титану; фазові перетворення; Gleeble 3800; регресійний аналіз


References
 
  1. Ильин А. А., Копачев Б. А., Поповкин И. С. (2009) Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник. Москва, ВИЛС-МАТИ.
  2. Kainuma R., Sato J., Ohnuma I., Ishida K. (2005) Phase stability and interdiffusivity of the L l0-based ordered phases in Al-rich portion of the Ti–Al binary system. Intermetallics, 13, 784–791.
  3. Sahu P. (2006) Lattice imperfections in intermetallic Ti–Al alloys: an X-ray diffraction study of the microstructure by the Rietveld method. Ibid., 14, 180–188.
  4. Лякишева Н. П. (ред.) (1996–2000) Диаграммы состояния двойных металлических систем. Москва, Машиностроение.
  5. Zhang L. C., Palm М., Stein F., Sauthoff G. (2001) Formation of lamellar microstructures in Al-rich TiAl alloys between 900 and 1100 °C. Intermetallics, 9, 229–238.
  6. Барабаш О. М., Коваль Ю. Н. (1986) Кристаллическая структура металлов и сплавов. Киев, Наукова думка.
  7. Hayashi К., Nakano Т., Umakoshi Y. (2002) Meta-stable region of Al5Ti3 single-phase in time-temperature transformation (TTT) diagram of Ti–62,5 at. % A1 single crystal. Intermetallics, 10, 771–781.
  8. Банных О. А., Будберг П. Б., Алисова С. П. и др. (1986) Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. Металлургия.
  9. Han X. Q., Fu M. J. (2016) The Superplastic Properties and Microstructures Evolution of High Nb Ti3Al Based Alloy. Materials Science Forum, 838–839, pp. 568–573.
  10. Saunders N., Miodownik A. P. (1998) A Comprehensive Guide. Cahn R. W. (ed.). CALPHAD — Calculation of Phase Diagrams. Pergamon Materials Series vol. 1. Oxford, Elsevier Science.
  11. Fan Z., Tsakiropoulos P., Miodownik A. P. (1994) A generalized law of mixtures. Materials Science, vol. 29, 1, 141–150.
  12. Fan Z. (1996) A microstructural approach to the effective transport properties of multiphase composites. Philosophical Magazine A, 73(6), 1663–1684.
  13. Saunders N., Beech J., Jones H. (eds.) (1997) Solidification Processing. Sheffield, University of Sheffield.
  14. Boutwell B. A., Thompson R. G., Saunders N. et al. (1996) Superalloys 718, 625, 706 and Various Derivatives. Loria E. A. (ed.). TMS, Warrendale, PA.
  15. Akhonin S. V., Belous V. Yu., Muzhychenko A. F. (2009) Narrow-gap TIG welding of titanium alloys with electromagnetic redistribution of thermal energy of the arc. of the Fourth Int. conf. on Laser technologies in welding and materials, Katsiveli, Crimea, Ukraine, May 26–29, 2009, pp. 11–13.
  16. Ахонин С. В., Белоус В. Ю., Мужиченко А. Ф., Селин Р. В. (2013) Математическое моделирование структурных превращений в ЗТВ титанового сплава ВТ23 при сварке TIG. Автоматическая сварка, 3, 26–29.
  17. Saunders N., Li. X., Miodownik A. P., Schille J.-Ph. (2003) Modelling of Casting, Welding and Advanced Solidification Processes. Stefanescu D., Warren J. A., Jolly M. R., Krane M. J. M. (eds.), vol. X, TMS, Warrendale, PA.
  18. Saunders N., Li. X., Miodownik A. P., Schille J.-Ph. (2003) Proceedings of the Conference Liquid Metal Processing 2003, Nancy, France, September 21–24.
  19. Григоренко Г. М., Костин В. А. (2013) Построение диаграмм АРА на основе регрессионной модели структурных превращений в сварных швах высокопрочных низколегированных сталей. Современная электрометаллургия, 1, 33–39.

>