Презентация_предзащита

1. Выпускная квалификационная работа бакалавра на тему: ВЛИЯНИЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРУ И

«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
Кафедра 1102 «Материаловедение и технологии материалов»
Выпускная квалификационная работа бакалавра на тему:
ВЛИЯНИЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ
НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРУ И
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ
ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ ТИТАНА
Автор: Смирнов Артём Александрович
Группа: Т11О-403Б-21 (бакалавриат)
Научный руководитель: доцент каф. 1102 МАИ, к.т.н.
Шалин Алексей Владимирович
Москва, 2025

2.

ЖАРОПРОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В АВИАЦИОННОЙ ОТРАСЛИ
Наиболее применяемые материалы
Перспективные материалы
Жаропрочный
тип сплава
Максимальная
рабочая
температура, ℃
Плотность основного
компонента при
Ткомн., г/см3
Жаропрочный
тип сплава
Максимальная
рабочая температура,
℃
Плотность
интерметаллида
при Ткомн., г/см3
Никелевый
1200
8,90
На основе TiAl
850
~ 3,80
Сталь
1050
7,87
На основе Ti3Al
700
~ 4,20
Титановый
600
4,50
На основе Ti2AlNb
750
~ 5,25
2

3.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
Цель работы:
Исследование и сравнение влияния легирования титановых сплавов водородом на
фазовый состав, структуру и комплекс технологических и механических свойств
сплава ВТИ-4 на основе орторомбического интерметаллида Ti2AlNb.
Задачи работы:
1. Изучить фазовый состав, структуру и свойства опытных образцов из сплава
ВТИ-4 после термической обработки;
2. Установить влияние наводороживающего отжига на фазовый состав, структуру
и технологичность сплава ВТИ-4 в сравнении со сплавами 7115 и ВТ23;
3. Установить влияние термической обработки в вакууме предварительно
наводороженных образцов из сплава ВТИ-4 на их структуру и свойства.
3

4.

ОБЪЕКТЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
15 мм
∅ 10мм
Легирующие элементы,
(% масс.)
Сплав
ВТИ-4
Ti
Al
Nb
Zr
Mo
V
Si
осн.
10
42
1,5
0,9
1
0,13
1. Химический состав образцов проверялся при помощи спектрографа с электронной аналитической приставкой и специализированным ПО;
2. Измерение твердости проводилось по методу Роквелла согласно ГОСТ 9013-59;
3. Термоводородная обработка проводилась в установке Сивертса в среде молекулярного водорода и последующим вакуумным отжигом в
специализированной печи;
4. Контроль привеса проводился при помощи лабораторных электронных весов;
5. Испытание на осадку в горячем состоянии проводилось согласно ГОСТ 8817-82;
6. Фазовый состав и структура исследовались на оптическом микроскопе.
Твердомер BUEHLER
Macromet 5100T
Установка Сивертса
Вакуумная печь
СВНЭ-1.3.1/16-И3
Оптический микроскопAXIO
Observer.A1m
4

5.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
В ОТОЖЖЕННОМ СОСТОЯНИИ
ВТИ-4
σВ ,
МПа
1120
σ0,2,
МПа
1050
δ,
%
4,6
7115
σВ ,
МПа
1200
σ0,2,
МПа
980
δ,
%
3,6
ВТ23
σВ ,
МПа
1070
σ0,2,
МПа
905
δ,
%
8
5

6.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ
ВТИ-4*
7115
ВТ23
*При температуре 850℃
6

7.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ ВТИ-4
850℃
900℃
7

8.

СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ВТИ-4
ПОСЛЕ ТВО
* ВО: 625℃, 4 часа
+800℃, 4 часа
+850 ℃, 2 часа
Содержание H, %масс.
Режим
σВ, МПа
Механические σ0,2, МПа
свойства
δ, %
HRC
1100
ВО: 850℃,
4 часа
1110
Исходный
(<0,006)
ВО: 850℃,
4 часа
1120
1160
1060
1080
1050
2,5
44,0
5,0
40,5
4,5
40,5
4,6
39,0
0,1
ВО: 700℃,
8 часа
1200
0.1
Ступенчатый*
0,1
8

9.

СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ВТИ-4
ПОСЛЕ ТВО
* ВО: 625℃, 4 часа
+800℃, 4 часа
+850 ℃, 2 часа
Содержание H, %масс.
Режим
σВ, МПа
Механические σ0,2, МПа
свойства
δ, %
HRC
1120
ВО: 850℃,
4 часа
1100
Исходный
(<0,006)
ВО: 850℃,
4 часа
1120
1120
1020
1020
1050
3,0
38,0
7,0
37,0
5,0
36,0
4,6
39,0
0,2
ВО: 700℃,
8 часа
1190
0.2
Ступенчатый*
0,2
9

10.

ВЫВОДЫ
1) Установлено, что проведение термической обработки в вакууме (850℃, 4 часа) приводит к
формированию в сплаве ВТИ-4 дисперсной структуры с частичками О-фазы на фоне β-зерна и с уровнем
механических свойств: σВ=1120 МПа; σ0,2=1050 МПа; δ=4,5%.
2) Показано, что легирование сплава ВТИ-4 водородом до 0,2% не приводит к существенным изменениям
структуры и удельных усилий сжатия (~630 МПа) при испытаниях на осадку при 850℃, что на 200МПа
выше, чем у α2-сплава 7115 без дополнительного легирования водородом.
3) Установлено, что повышение температуры осадки с 850 до 900℃ приводит к снижению максимума
удельных усилий сжатия в образцах из сплава ВТИ-4 почти в 2 раза, за счет увеличения пластинок О-фазы
на фоне β-зерна. Наименьшие усилия наблюдаются в образцах, легированных 0,2% водородом – 260 МПа.
При этом появляются глубокие трещины у данного сплава, легированного 0,2% водородом, поскольку
выделяется новая интерметаллидная α2-фаза, за счет распада β-фазы.
4) Показано, что проведение вакуумного отжига предварительно наводороженных образцов из сплава ВТИ4 позволяет получить уровень механических свойств не ниже, чем после традиционных видов термической
обработки. Максимальная прочность достигает 1200МПа после вакуумного отжига при 700℃ образцов с
0,1% водорода, а максимальный уровень пластичности (δ=7%) – после ступенчатого вакуумного отжига
образцов с 0,2% водорода.
10