Сучасна електрометалургія, 2026, №02

2026 №02 (02)

DOI of Article
10.37434/sem2026.02.03

2026 №02 (04)

Сучасна електрометалургія, 2026, #2, 19-26 pages

Дослідження процесів випаровування легуючих елементів при ЕПП жароміцних титанових сплавів системи легування Ti–Al–Zr–Sn–Mo–Nb–Si

С.В. Ахонін, А.Ю. Северин, О.Г. Єрохін, Ю.Т. Іщук

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: akhonin.sv@gmail.com

Реферат
Знайдено термодинамічні та кінетичні параметри металевого розчину сплаву системи легування Ti–Al–Zr–Sn–Mo– Nb–Si, що дозволило вдосконалити модель процесу випаровування елементів багатокомпонентних сплавів при електронно-променевій плавці з проміжною ємністю. Продемонстровано, що математична модель доречно описує процес випаровування елементів при електронно-променевій плавці жароміцних сплавів системи легування Ti–Al–Zr– Sn–Mo–Nb–Si, що підтверджується натурним експериментом. Досліджено закономірності випаровування елементів сплаву при електронно-променевій плавці, які дають можливість передбачити кінцевий хімічний склад зливків та з’ясувати параметри ведення плавки. Бібліогр. 20, табл. 2, рис. 3.
Ключові слова: електронно-променева плавка, проміжна ємність, моделювання, випаровування, жароміцний сплав, легуючі елементи, зливок

Отримано 12.02.2026
Отримано у переглянутому вигляді 08.04.2026
Затверджено до друку 20.05.2026
Розміщено онлайн 27.05.2026

Список літератури

1. Cormier, J. (2018) Ni- and Co-based superalloys and their coatings. Metals, 8, 1055. https://doi.org/10.3390/met8121055
2. Tajne, A., Gupta, T.V.K., Ramani, H., Joshi, Y. (2024) A critical review on the machinability aspects of nickel and cobalt based superalloys in turning operation used for aerospace applications. Advances in Materials and Processing Technologies, 10(2), 833-866. https://doi.org/10.1080/2374068X.2023.2185850
3. Liu, Z., Xin, S., Zhao, Y. (2023) Research progress on the creep resistance of high-temperature titanium alloys: A review. Metals, 13, 1975. DOI: https://doi.org/10.3390/met13121975 4. Casadebaigt, A., Hugues, J., Monceau, D. (2020) High temperature oxidation and embrittlement at 500...600 °C of Ti- 6Al-4V alloy fabricated by laser and electron beam melting. Corrosion Sci., 175, 108875. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108875
5. Firstov, S.A., Tkachenko, S.V., Kuz'menko, N.N. (2009) Titanium «irons» and titanium «steels». Met. Sci. Heat Treat., 51, 12-18. https://doi.org/10.1007/s11041-009-9119-7
6. Firstov, S.O., Lugovskiy, Y.F., Kuzmenko, M.M. et al. (2023) Temperature dependencies of the mechanical properties of heat-resistant titanium alloys of the Ti-Si-X system under cyclic loading. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45(3), 311-327. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/mfint.45.03.0311
7. Shevchenko, O.M., Kulak, L.D., Kuzmenko, M.M. at al. (2023) The influence of the deformation and heat treatment on the structure and heat-resistance of Ti-Al-Zr-Si alloys. Materials Sci., 59(1), 40-48. https://doi.org/10.1007/s11003-023-00741-y
8. Akhonin, S. V., Severyn, A. Yu., Berezos, V. O. at al. (2024) Influence of deformation processing modes on the structure and mechanical properties of a high-temperature titanium alloy of the Ti-Al-Zr-Si-Mo-Nb-Sn system, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46(7), 705-715. https://doi.org/10.15407/mfint.46.07.0705
9. Akhonin, S.V., Severin, A.Yu., Berezos, V.O., et al. (2022) Mathematical modeling of evaporation processes during the EBM of titanium aluminide-based alloys of the Ti-Al- Nb-Cr-Mo alloying system. Suchasna Elektrometalurhiya, 2, 10-16 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.37434/sem2022.02.02
10. Bellot, J.P., Duval, H., Ablitzer, D. (1996) Validity of the Kinetic Langmuir's law for the volatilization of metallic element in vacuum metallurgy. In: Proc. of Symp. оf Gas Interaction in Nonferrous Metals Processing, Anaheim, USA, Vol. 1, 109-124.
11. Bellot, J.P., Duval, H., Ritchie, M., Ablitzer, D. (1999) The use of mathematical models to determine parameters minimizing the volatilization losses in the electron beam melting process. In: Proc. of the 9th World Conf. on Titanium, St-Petersburg, Russia, Vol. 1, 1442-1449.
12. Schiller, Z., Geising, U., Panzer, Z. (1980) Electron beam technology. Moscow, Energiya [in Russian].
13. Nakao, R., Fukumoto, S., Fuji, M. (1992) Evaporation of alloying elements and behavior of degassing reactions of high chromium steel in electron beam melting. ISIJ Inter., 32(5), 685-692. https://doi.org/10.2355/isijinternational.32.685
14. Jiahao Zhang, Tangqing Cao, Haoyue Ge et al. (2025) Investigation of element volatilization and impurity removal behavior in electron beam melting of VNbTaTi refractory high-entropy alloys. J. of Manufacturing Processes, 155, 185-197. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2025.10.020
15. Akhonin, S.V., Trigub, N.P., Zamkov, V.N., Semiatin, S.L. (2003) Mathematical modeling of aluminum evaporation during electron-beam cold-hearth melting of Ti-6Al-4V ingots. Metallurgy and Materials Transact., 4B, 447-454. https://doi.org/10.1007/s11663-003-0071-4
16. Honig, R.E. (1957) Vapor pressure data for the more common elements. RCA Review, 18, 195-204.
17. Mondal, B., Mukherjee, T., Finch, N.W. et al. (2023) Vapor pressure versus temperature relations of common elements. Materials, 16(1). https://doi.org/10.3390/ma16010050
18. Kostov, A., Živković, D. (2008) Thermodynamic analysis of alloys Ti-Al, Ti-V, Al-V and Ti-Al-V. J. of Alloys and Compounds, 460(1-2), 164-171. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.05.059
19. Akhonin, S.V., Berezos, V.O., Yerokhin, O.G. (2025) Production of high-strength titanium alloys by electron beam melting. Kyiv, PWI [in Ukrainian].
20. Akhonin, S., Pikulin, O., Berezos, V. at al. (2022) Determining the structure and properties of heat resistant titanium alloys VT3-1 and VT9 obtained by electron beam melting. Eastern- European J. of Enterprise Technologies, 5(12-119), 6-12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265014

Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution Non-Commercial 4.0 International (CC-BY-NC).