Структурно-фазовые превращения и механические свойства титановых сплавов, полученных методом порошковой металлургии, после горячего изостатического прессования

Abstract

Исследовано влияние горячего изостатического прессования (ГИП) при 200 МРа, 750°С на залечивание остаточной пористости 2.8−3.5 vol.%, механические свойства при растяжении и фазово-структурные изменения титановых сплавов Ti−10V−2Fe−3Al и Ti−5Al−5V−5Mo−3Cr (mass%), полученных прессованием при 300−400 MPa при комнатной температуре порошков TiH2 и лигатур V−Fe−Al и A−V−M−Cr с последующим спеканием при 1250°С в течение 4 h. Структурные исследования выполняли методами оптической и просвечивающей электронной микроскопии. Установлено, что ГИП обеспечивает уплотнение до пористости менее 0.1 vol.%. Залечивание пор при ГИП в (α + β)-титановых сплавах обеспечивается самодиффузией и скольжением дислокаций по межфазным границам, а изменение фазовой морфологии – диффузией легирующих элементов и скольжением дислокаций в пределах фаз. Уплотнение и структурное состояние после ГИП приводит к повышению пластичности сплавов в 2−4 раза без существенного изменения их прочности.

Досліджено вплив гарячого ізостатичного пресування (ГІП) при 200 МРа, 750°С на заліковування залишкової пористості 2.8−3.5 vol.%, механічні властивості при розтягу та фазово-структурні зміни титанових сплавів Ti−10V−2Fe−3Al та Ti−5Al−5V−5Mo−3Cr (mass%), отриманих пресуванням при 300−400 MPa при кімнатній температурі порошків TiH2 і лігатур V−Fe−Al та Al−V−Mo−Cr з наступним спіканням при 1250°С протягом 4 h. Структурні дослідження виконували за допомогою оптичної та електронної мікроскопії на просвіт. Встановлено, що ГІП забезпечує ущільнення до пористості менше 0.1 vol.%. Заліковування пор при ГІП в (α + β)-титанових сплавах обумовлено самодифузією й ковзанням дислокацій по міжфазних границях, а зміна фазової морфології – дифузією легуючих елементів i ковзанням дислокацій у межах фаз. Ущільнення й структурний стан після ГІП призводить до підвищення пластичності сплавів у 2−4 рази без суттєвої зміни їх міцності.

The paper reports the results of investigation of interrelation between phase and structure changes in the course of hot isostatic pressing (HIP) occurred in titanium alloys of low residual porosity after their synthesis from powders (cold pressing and sintering). It is demonstrated that in order to enhance plasticity, HIP can be effectively applied to alloys with residual porosity, even to the brittle Ti–5Al–5V–5Mo–3Cr alloy. The methods of optical and transmitting electron microscopy were used for the tests of phase morphology and dislocation structure of the titanium alloys after HIP. The obtained data and performed analysis, found regularities of phase distribution and morphology, accumulation of dislocations inside phases and at interfaces allowed conclusions about the evolution of diffusion distribution of doping elements in phases. The model of pore healing, compaction of the alloys and evolution of phase morphology is suggested that considers interaction of two processes: formation of high density of mobile dislocations, their slipping and accumulation on the one hand, and diffusion of vacancies and doping elements on the other hand.