Сучасна електрометалургія, 2021, №03



2021 №03 (07)

DOI of Article 10.37434/sem2021.03.08

2021 №03 (01)

---

Сучасна електрометалургія, 2021, #3, 49-57 pages

Процеси структуроутворення при спрямованій кристалізації жароміцного інтерметалідного сплаву системи TiAl та їх вплив на підвищення пластичності матеріалу

Н.В. Піскун

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Реферат
Представлені результати дослідження процесів структуроутворення жароміцного інтерметалідного сплаву системи титан–алюміній при спрямованій кристалізації способом індукційної безтигельної зонної плавки та їх вплив на механічні властивості. Визначено переваги спрямованої кристалізації способом безтигельної зонної плавки інтерметалідного сплаву перед іншими видами обробки. Показано, що застосування даного способу дозволяє без використання газостатичного ізотермічного пресування і багатостадійних термообробок отримувати оптимальні структуру і властивості зливка. Проаналізовані принципи і цілі мікролегування системи TiAl (Nb, Zr, Cr) та механізм впливу кожного легуючого елемента на властивості сплаву. Досліджено процеси структуроутворення і визначені особливості фазових трансформацій сплаву Ti–44Al–5Nb–3Cr–1,5Zr, що відбуваються у процесі індукційної безтигельної зонної плавки. Доведено, що створений технологічний процес індукційної безтигельної зонної плавки β-стабілізованого інтерметалідного сплаву Ti–44Al–5Nb–3Cr–1,5Zr забезпечує спрямовану кристалізацію, зменшення розміру зерна інтерметаліда та дозволяє здійснювати керування структурою зливка. оптимальний фазовий баланс, субмікронний межламельний інтервал та переважне вирівнювання ламелів уздовж температурного градієнта контролюються параметрами процесу плавки. наведено результати механічних випробувань при кімнатній та високій температурах. Проведено порівняння результатів з результатами випробувань вихідного матеріалу і їх відповідність вимогам щодо промислового використання подібних сплавів в авіаційній промисловості. Показано, що застосування спрямованої кристалізації при індукційній безтигельній зонній плавці сплаву сприяє формуванню впорядкованої мікроструктури, що позитивно впливає як на пластичність, так і жароміцність матеріалу, а також призводить до суттєвого підвищення модуля пружності. бібліогр. 15, табл. 3, рис. 6.
Ключові слова: інтерметаліди; безтігельна зонна плавка; спрямована кристалізація; структура; механічні характеристики; модуль пружності; подовження

Received 01.07.2021

Список літератури

1. Fritz Appel, Jonathan David Heaton Paul, Michael Oehring John (2011) Gamma titanium aluminide alloys: Science and technology. Wiley & Sons.
2. Kartavykh A.V., Asnis E.A., Piskun N.V. et al. (2015) Microstructure and mechanical properties control of γ-TiAl(Nb, Cr, Zr) intermetallic alloy by induction float zone processing. J. Alloys Compd, 643,182–186.
3. Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. (2009) Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: справочник. Москва, Вилс–Мати.
4. Ночовная Н.А., Панин П.В., Алексеев Е.Б., Новак А.В. (2015) Закономерности формирования структурно-фазового состояния сплавов на основе орто- и гамма-алюминидов титана в процессе термомеханической обработки. Вестник РФФИ, 85(1),18–26.
5. Clemens H, Mayer S. (2013) Design, processing, microstructure, properties, and applications of advanced intermetallic TiAl alloys. Advanced Engineering Materials, 15, 191–215.
6. Деменюк А.О., Ганеев А.А., Деменюк О.Б. и др. (2014) Выбор легирующих элементов для сплавов на основе алюминида титана. Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия», 3, 95–102.
7. Kartavykh A.V., Tcherdyntsev V.V., Gorshenkov M.V. et al. (2013) Tailored microstructure creation of TiAl-based refractory alloys within VGF solidification. Materials Chemistry and Physics, 141, 643–650.
8. ПОварова К.Б., Банных О.А. (1999) Принципы создания конструкционных сплавов на основе интерметаллидов. Ч. і. Материаловедение, 2, 27–33.
9. Поварова К.Б., Антонова А.В., Казанская Н.К. (2004) Закономерности взаимодействия алюминидов титана с легирующими элементами и фазами внедрения — основа выбора термически стабильных сплавов и композитов. Перспективные материалы, 5, 5–15.
10. Toshimitsu Tetsui. (2002) Development of a TiAl turbocharger for passenger vehicles. Materials Science and Engineering: A, 329–331, 582–588. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(01)01584-2.
11. Аснис Е.А., Пискун Н.В., Статкевич М.И. и др. (2017) Регулирование структуры и фазового состава алюминидов титана, полученных зонной плавкой. Доповіді Національної академії наук України, 6, 36–44.
12. Kartavykh A.V., Tcherdyntsev V.V., Gorshenkov M.V. et al. (2013) Tailored microstructure creation of TiAl-based refractory alloys within VGF solidification. Materials Chemistry and Physics, 141(2–3), 643–650.
13. Ганина с.М., Гинкин В.П., Чернов К.Г. (2014) Математическая модель тепломассопереноса при бестигельной зонной плавке интерметаллидов TiAl. Вопросы атомной науки и техники (ВАНТ). Сер. Математическое моделирование физических процессов, 4, 35–43.
14. Kartavykh A.V., Asnis E.A., Piskun N.V. et al. (2017) Room-temperature tensile properties of float-zone processed β-stabilized γ-TiAl (Nb, Cr, Zr) intermetallic. J. Materials Letters, 188, 88–91.
15. Лобанов Л.М., Аснис Е.А., Пискун Н.В., Статкевич И.И. (2018) Улучшение структуры и механических характеристик конструкционных интерметаллидов системы титаналюминий при направленной кристаллизации. Доповіді Національної академії наук України, 12, 51–60.

---

Реклама в цьому номері:

---