Высокопрочный литой β-титановый сплав

Abstract

Методом охлаждения жидкого раствора состава (% (ат.)) 34,9Ti―15,0Zr―30,1Co―5,0Ni―7,9Cu―5,0Ga―2,2Si до комнатной температуры со скоростью 800―900 °C/с получен β-титановый сплав с бимодальной структурой ― дендриты твердого раствора размером 1―10 мкм и частицы вторых фаз размером 0,1―0,3 мкм. Использованы рентгенофазовый и дифференциальный термический анализы, растровая и просвечивающая электронная микроскопия, низкотемпературное (Т = 20 °C) автоматическое индентирование пирамидой Берковича, а также высокотемпературное (Т = 20―1000 °C) кратковременное (1 мин) и длительное (1―60 мин) индентирование пирамидой Виккерса, термоактивационный анализ температурной зависимости твердости. Изучено влияние режимов термической обработки на структурное и фазовое состояния сплава, а также его механические свойства. Показано, что сопротивление сплава внешнему механическому воздействию Н/Е* и твердость HIT при 20 °C как в закаленном состоянии, так и после отжигов в интервале температур 400―1000 °C значительно выше, чем у крупно- и мелкокристаллических материалов и соответствует таковым, находящимся в нанокристаллическом состоянии. Установлено, что сплав обладает высокой термической стабильностью: после отжигов в интервале температур 400―1000 °C (t = 10―120 мин) механические свойства при 20 °C остаются неизменными. При Т ≤ 800 °C у сплава практически отсутствует ползучесть и он может рассматриваться в качестве жаропрочного. Факторами, которые обусловили высокие прочностные характеристики и термическую стабильность сплава данного состава в широком интервале температур и времени нагружения, явились: высокая дисперсность и равномерность распределения элементов бимодальной структуры, высокая плотность распределения частиц вторых фаз в матрице; повышенное напряженное состояние матрицы, обусловленное высокой плотностью распределения этих частиц.