Титан №4 2013

 

Сырье. Губчатый титан

 

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ГАФНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ ФТОРИДНО-ХЛОРИДНЫХ РАСПЛАВОВ

 

В.Н. Безумов, ОАО «ВНИИНМ» им. академика А.А. Бочвара bezumov@bochvar.ru;vel38@mail.ru

А.И. Дунаев, ОАО «ВНИИНМ» им. академика А.А. Бочвара

А.А. Кабанов, ОАО «ВНИИНМ» им. академика А.А. Бочвара

В.В. Новиков, ОАО «ВНИИНМ» им. академика А.А. Бочвара

С.А. Кузнецов, ИХТРЭМС КНЦ РАН им. И.В. Тананаева

 

В ОАО «ВНИИНМ» разработан процесс получения порошка металлического гафния электролизом фторидно-хлоридных расплавов. Для выбора состава электролита проведены сравнительные электрохимические исследования расплавленных солевых систем:HfCl4-NaCl-KCl и K2HfF6-NaCl-KCl. Впервые достигнуто получение электролитического гафния требуемой чистоты без применения йодидного и электронно-лучевого рафинирования.

 

Ключевые слова: расплавы солей, циклическая вольтамперометрия, электролиз, порошок гафния.

 

 

Материаловедение

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТОСПОСОБНОСТИ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ПСЕВДО-АЛЬФА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ В ИЗДЕЛИЯХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 

А.С. Орыщенко, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», e-mail: mail@crism.ru

И.Р. Козлова, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», e-mail: mail@crism.ru

Л.А. Иванова, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», e-mail: mail@crism.ru

А.С. Кудрявцев, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», e-mail: mail@crism.ru

Е.В. Чудаков, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», e-mail: mail@crism.ru

 

Представлены результаты исследований характеристик жаропрочности  и усталостной прочности при повышенных температурах деформированных полуфабрикатов из титановых псевдо-альфа сплавов систем легирования Ti-Al-Mo-V-C и Ti-Al-Mo-Zr-C. Рассмотрено влияние типа структуры на механические свойства и характеристики работоспособности различных полуфабрикатов. Определена структура, обеспечивающая получение оптимального комплекса указанных характеристик при повышенных температурах. Подтверждена возможность использования указанных сплавов в высоконагруженных элементах энергетического оборудования, эксплуатируемого при температурах до 500°С.

 

Ключевые слова: титановые псевдо-альфа сплавы, характеристики работоспособности, структура, энергомашиностроение.

 

СТРУКТУРА И ХИМИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДВУХФАЗНЫХ ЖАРОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ С ДИСПЕРСИОННЫМ УПРОЧНЕНИЕМ, ВЫПОЛНЕННЫХ ПРЕССОВОЙ СВАРКОЙ

 

Т.Г. Таранова, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

Г.М. Григоренко, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

С.В. Ахонин, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины akhonin_sv@mail.ru

О.М. Задорожнюк, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины livoxana@i.ua

В.К. Сабокарь, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

Т.Г. Соломийчук, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

Е.В. Половецкий, Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины

 

Интерметаллидные и силицидные частицы выявлены как в зоне контакта, так и в основном металле. Определены их объёмная доля, размер и морфология. По границам зёрен обнаружены выделения в виде крупных скоплений силицидов, которые блокируют границы зёрен и снижают пластичность. В результате термообработки выделения по границам зёрен уменьшаются и коагулируют. При проведении термообработки в жаропрочных титановых сплавах повышается структурная однородность, и понижается вероятность образования трещин, что благоприятно влияет на механические свойства сварных соединений.

 

Ключевые слова: жаропрочные титановые сплавы, микроструктура, дисперсионное упрочнение, силицидные и интерметаллидные частицы, прессовая сварка, термообработка.

 

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СУБМИКРО- И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР В α- И ПСЕВДО-α- ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ ПРИ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКЕ И ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

 

С.В. Скворцова, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского», e-mail: mitom@implants.ru

А.М. Мамонов, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского», e-mail: mitom@implants.ru

М.Б. Афонина, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского», e-mail: mitom@implants.ru

В.В. Засыпкин, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского», e-mail: mitom@implants.ru

 

Рассмотрены основные закономерности и описаны механизмы формирования субмикро- и наноструктур в литых и деформированных полуфабрикатах титановых сплавов ВТ20, ВТ18У и ВТ5 при термоводородной обработке (ТВО) и при сочетании ТВО с пластической деформацией. Показано, что образование таких структур является результатом реализации ряда взаимосвязанных физико-химических эффектов, обусловленных спецификой влияния водорода на фазовые и структурные превращения в титановых сплавах.

 

Ключевые слова: титановый сплав, термоводородная обработка, фазовое превращение, субмикрокристаллическая структура, наноструктура, водород, пластическая деформация.

 

 

ТЕХНОЛОГИИ производства ПОЛУФАБРИКАТОВ

 

ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОПЫТНОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА ti2AlNb

 

Н.А. Ночовная, ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов»

С.В. Скворцова, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

Д.С. Анищук, ОАО «Чепецкий механический завод»

Е.Б. Алексеев, ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов»

П.В. Панин, ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов» PaninPaV@yandex.ru

О.З. Умарова, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского»

 

В работе приведены результаты прикладных исследований по отработке технологий выплавки слитков и получения горячедеформированных дисковых заготовок из опытного жаропрочного орто-сплава Ti-13Al-40Nb-5(Zr+V+Mo+W)-0,5(Si+C). Показано, что для получения химически однородного слитка необходимо проводить тройной вакуумно-дуговой переплав при удельном токе 15–18 А/см2. Установлено, что термомеханическая обработка слитка по упрощенной схеме (без смены осей) позволяет получать дисковые заготовки с высокой прочностью (1200 МПа) и удовлетворительной пластичностью (2,5%), однако для хорошей проработки структуры и повышения технологической пластичности необходимо осуществлять обработку давлением с многократной сменой осей деформации.

 

Ключевые слова: жаропрочный орто-сплав, вакуумно-дуговая плавка, плотность тока, слиток, термомеханическая обработка, степень деформации, деформированный полуфабрикат.

 

 

ТЕХНОЛОГИИ обработки ПОЛУФАБРИКАТОВ

 

АЗОТИРОВАНИЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6

 

В.Н. Федирко, Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко НАН Украины

А.А. Ильин, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского» mitom@implants.ru

И.Н. Погрелюк, Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко НАН Украины

С.В. Скворцова, ФГБОУ ВПО «МАТИ – Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского» mitom@implants.ru

А.Г. Лукьяненко, Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко НАН Украины

Т.М. Кравчишин, Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко НАН Украины

 

Изучены закономерности азотирования (PN2 = 1 атм) титанового сплава ВТ6 при температурах 750…950°С и продолжительности процесса до 10 ч. Показано влияние температуры и продолжительности процесса азотирования на характеристики поверхности и приповерхностного слоя металла. Изучены кинетика изменения массы образцов, фазовый состав поверхностного слоя. Показаны изменения шероховатости поверхности, поверхностной микротвердости, распределения микротвердости и микроструктуры приповерхностного слоя.

 

Ключевые слова: титановый сплав, азотирование, структура, свойства, поверхность.

 

 

Применение титана

 

ПОВЕДЕНИЕ ПСЕВДО-АЛЬФА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ В СОСТАВЕ ПАРОТУРБИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРИ СВЕРХРАСЧЕТНЫХ НАГРУЗКАХ

 

В.В. Травин, ОАО «Калужский турбинный завод», vs.tr@mail.ru

В.П. Леонов, ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей»mail@crism.ru

А.С. Кудрявцев, ФГУП ²ЦНИИ КМ ²Прометей²mail@crism.ru

Л.А. Иванова, ФГУП ²ЦНИИ КМ ²Прометей²mail@crism.ru

В.Н. Мичулин, ОАО ²Калужский турбинный завод²оооktz@kaluga.ru

 

При проектировании энергетического оборудования, как правило, предусматривается его поведение при кратковременных нагрузках (воздействиях), превышающих расчетный уровень. Применительно к деталям и узлам паротурбинных установок, выполненных из высокопрочных свариваемых псевдо-альфа титановых сплавов, для сохранения их работоспособности в экстремальных ситуациях учитывается специфика этих материалов: характер функции деформирования при реализуемых напряженных состояниях, чувствительность к концентраторам, сопротивление циклическим нагрузкам, ползучесть и другое. В статье рассмотрены примеры поведения типичных для турбиностроения титановых конструкций при сверхрасчетных нагрузках. Сформулированы предложения по обеспечению прочности и несущей способности высоконагруженных титановых изделий энергетического назначения. В частности, подтвержден ранее сделанный авторами вывод о реализации резервов прочности материалов в составе конструкций посредством их пластических свойств.

 

Ключевые слова: псевдо-альфа титановые сплавы, энергетическое оборудование, сверхрасчетные нагрузки, резервы прочности, пластичность.