Сучасна електрометалургія, 2024, №04



2024 №04 (04)

DOI of Article 10.37434/sem2024.04.05

2024 №04 (06)

---

Сучасна електрометалургія, 2024, #4, 29-40 pages

Структура і властивості зварних з’єднань жароміцного титанового сплаву системи Ti–Al–Zr–Sn–Mo–Nb–Si, отриманих методом ЕПЗ

С.В. Ахонін¹, В.Ю. Білоус¹, Е.Л. Вржижевський¹, Р.В. Селін¹, І.К. Петриченко¹, С.Л. Шваб¹, С.Л. Антонюк²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: belousvy@gmail.com
²ДП «АНТК ім. О.К. Антонова». 03062, м. Київ, вул. Мрії, 1. E-mail: info@antonov.com

Реферат
Жароміцні псевдо-α-сплави на основі титану знайшли широке застосування в багатьох галузях сучасної промисловості, що обумовлено високим рівнем їх питомих механічних властивостей при підвищених температурах. При виготовленні деталей і вузлів з жароміцних титанових сплавів найбільш доцільно застосовувати технологію електронно-променевого зварювання. Його особливістю є великі швидкості охолодження металу шва і зони термічного впливу, що ускладнює зварювання жароміцного титанового сплаву Ti–6,5Al–5,3Zr– 2,2Sn–0,6Mo–0,5Nb–0,75Si, в якому високий вміст кремнію обумовлює понижені пластичні характеристики при кімнатній температурі. Досліджено вплив електронно-променевого зварювання на структуру метала шва та зони термічного впливу на механічні властивості зварних з’єднань жароміцного титанового сплаву Ti–6,5Al– 5,3Zr–2,2Sn–0,6Mo–0,5Nb–0,75Si. Встановлено, що застосування електронно-променевого зварювання з локальною термічною обробкою при 750 ºC призводить до зменшення розміру пакетів відманштетової морфології з 50…100 до 20…50 мкм та збільшення міцності зварних з’єднань з 996 до 1041 МПа, що відповідає міцності основного металу. Бібіліогр. 24, табл. 2, рис. 14.
Ключові слова: жароміцний титановий сплав, мікроструктура, механічні властивості, електронно-променеве зварювання, локальна термічна обробка

Отримано 11.10.2024
Отримано у переглянутому вигляді 25.11.2024
Прийнято 12.12.2024

Список літератури

1. (2003) Titanium and titanium alloys. Fundamentals and applications. Ed. by Leyens and M. Peters. Weinheim, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co, KGaA.
2. Ertuan Zhao, Shichen Sun, Yu Zhang (2021) Recent advances in silicon containing high temperature titanium alloys. J. of Materials Research and Technology, 14, September–October, 3029–3042.
3. Firstov, S., Kulak, L., Miracle, D. et al. (2001) Proc. of 8th Annual Inter. Conf. on Composites Engineering ICCE/8, Aug. 5–11, Tenerife, Canary Islands, Spain. Ed. by D. Hui, 245–246.
4. Saha, R.L., Nandy, T.K., Misra, R.D.K. (1991) Microstructural changes induced by ternary additions in a hypo-eutectic titanium-silicon alloy. J. of Materials Sci., 26, 2637–2644.
5. Firstov, S.O., Kulak.L.D., Kuzmenko, M.M., Shevchenko, O.M. (2018) Alloys of Ti–Al–Zr–Si system for high temperature operation. Fiz.-Khimich. Mekhanika Materialiv, 54(6), 30–35 [in Ukrainian].
6. Shichen Sun, Hongze Fang, Yili Li et al. (2023) Formation mechanism and effect on the mechanical properties of TiSi phase for Ti–5Al–5Mo–5Cr–3Nb–2Zr alloyed by silicon. J. of Alloys and Compounds, 938(25), 168510.
7. Hong Feng, Shuzhi Zhang, Fan Peng et al. (2023) Enhanced mechanical properties of a near-α titanium alloy by tailoring the silicide precipitation behavior through severe plastic deformation. Materials Sci. and Eng., 880(26), 145356.
8. Wu, T., Beaven, P., Wagner, R. (1990) The Ti3 (Al, Si) + Ti5 (Si, Al)3 eutectic reaction in the Ti–Al–Si System. Scripta Metallurgica, 24, 207–212.
9. Bulanova, M., Tretyachenko, L., Golovkova M. (1997) Phase equilibria in the Ti-rich corner of the Ti–SiAl system. Zeitschrift Metallkunde, 88, 257–265.
10. Mazur, V.I., Taran, Y.N., Kapustnikova, S.V. et al. (1994) Titanium matrix composites. US Pat. No. 5366570, Nov. 22.
11. Hayat, M.D., Singh, H., He, Z., Cao, P. (2019) Titanium metal matrix composites: an overview. Pt A. Composites, 121418–121438. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2019.04.005
12. Akhonin, S.V., Vrzhizhevsky, E.L., Belous, V.Yu., Petrichenko, I.K. (2017) Influence of preheating parameters and local heat treatment on structure and properties of dispersion-strengthened joints of silicon-containing titanium alloys made by electron beam welding. The Paton Welding J., 7, 43‒47. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2017.07.09
13. Li, Y., Wang, H., Han, K. et al. (2017) Microstructure of Ti– 45Al–8.5Nb–0.2W–0.03Y electron beam welding joints. J. of Materials Proc. Technology, 250, 401–409.
14. Kurashkin, S.O., Tynchenko, V.S., Seregin, Y.N. et al. (2020) The model of energy distribution during electron beam input in welding process. J. of Physics: Conf. Series, 1679(4), 042036. IOP Publishing.
15. Seregin, Y.N., Murygin, A.V., Laptenok, V.D., Tynchenko, V.S. (2018) Modeling of electron beam distribution in electron beam welding. IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng., 450(3), 032036. IOP Publishing.
16. Liu, P., Zhang, G.M., Zhai, T., Feng, K.Y. (2017) Effect of treatment in weld surface on fatigue and fracture behavior of titanium alloys welded joints by vacuum electron beam welding. Vacuum, 141, 176–180.
17. Schmidt, P. (2019) Vorteile und Besonderheiten: Elektronen Strahlschweißen von Titanbauteilen. Der Praktiker, 4, 158–162.
18. Zhao, X., Lu, X., Wang, K., He, F. (2022) Investigation on the microstructure and mechanical properties of Ti6Al4V titanium alloy electron beam welding joint. In: Proc. of the Institution of Mechanical Eng., Pt C. J. of Mechanical Eng. Sci., 236(6), 2957–2966.
19. Hansen, M., Kessler, H.D., McPherson, D.J. (1952) Transact. Amer. Soc. Met., 44, 518.
20. Akhonin, S., Hryhorenko, G., Berdnikova, O. et al. (2019) Fine structure of heat-resistant titanium alloys welded joints. In: Proc. of 9th Inter. Conf. on Nanomaterials: Applications & Properties (NAP-2019). September 15–20, Odessa, Ukraine. Pt 1., Sumy, Sumy State University, 1–5.
21. Pederson, R., Niklasson, F., Skystedt, F., Warren, R. (2012) Microstructure and mechanical properties of friction- and electron-beam welded Ti–6Al–4V and Ti–6Al–2Sn–4Zr–6Mo. Materials Sci. and Eng., A, 552, 555–565.
22. Akhonin, S.V., Berezos, V.O., Pikulin, O.M. et al. (2022) Producing high-temperature titanium alloys of Ti–Al–Zr–Si–Mo–Nb–Sn system by electron beam melting. Suchasna Elektrometal., 2, 3–9. DOI: http://doi.org/10.37434/sem2022.02.01
23. Akhonin, S.V., Severin, A.Yu., Pikulin, O.M. et al. (2022) Structure and mechanical properties of high-temperature titanium alloy of Ti–Al–Zr–Si–Mo–Nb–Sn system after deformation treatment. Suchasna Elektrometal., 4, 43–48. DOI: http://doi.org/10.37434/sem2022.04.07
24. Akhonin, S.V., Belous, V.Yu., Selin, R.V. et al. (2018) Electron beam welding and heat treatment of welded joints of highstrength pseudo-β titanium alloy VT19. The Paton Welding J., 7, 10‒14. DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tpwj2018.07.02

---

Реклама в цьому номері:

---