3. По результатам кратковременных испытаний на 3-х точечный изгиб легирование молибденом, ниобием и цирконием повышает среднюю прочность многослойных композитов в 1,5 раза при 20 и 700°С.
4. Результаты температурных испытаний на длительную прочность при 3-точечном изгибе использованы для проведения математического моделирования поведения материала при испытаниях на растяжение. Получено, что при 700°С и напряжении 100 МПа скорость деформации ползучести при растяжении равна 1,1•10-4 ч-1 для нелегированного образца композита и при 760°С и напряжении 100 МПа скорость деформации ползучести при растяжении равна 2,7 10-4 ч-1 для легированного образца композита.
Литература
1. Aging effects on the microstructures and mechanical properties of the Ti-20Zr-6.5Al-4 V alloy / Jing R.[ et al.] // Material Science and Engineering. -- 2013.-- Vol. A559. ? P. 474-479.
2. Deformation of the microstructurally refined cast Ti46Al8Nb and Ti46Al8Ta / Loretto M.H. [et al.] // Intermetallics. ? 2012, v. 23, p.1-11.
3. High- temperature fatigue property of Ti46Al8Nballoy with the fully lamellar microstructure./ Zhou Y. [et al.] // Intermetallics. - 2012. - Vol.24. - P. 7-14.
4. Structure and mechanical properties of Ti-6Al -4 V alloy after zirconium addition. / Jing R. [et al.] // Materials Science and Engineering. - 2012. - Vol.A552. - P.295-300.
5. Microstructure and mechanical properties of low and heavy alloyed г-TiAl +б 2 - Ti3Al based alloys subjected to different treatments / Imayeva V. [et al.] // Intermetallics. - 2012. - Vol.26. - P. 91-97
6. Evaluation of microstructural development in electron beam melted Ti-6 Al-4 V / Safdara A.[et al.] // Materials Characterization. - 2012. - Vol.65. - P. 8-15.
7. Mehanisms and kineticsof Static Sferoidization of Hot-Worked Ti-6 Al -2Sn-4 Zr-2 Mo - 0.1 Si with a lamullar microstructure / Chen Hee Park [et al.] // Metallurgical and Materials Transactions. - 2012. - Vol.43A. - P. 977-982.
8. Microstructural control of TiAl-Nb alloys by directional solidification. / Dinga X.F. [et al.] // Acta Materialia. - 2012. - Vol.60. - P.498-506.
9. Microstructure, microsegregation pattern and the formation of B2 phase in directionally solidified Ti-46Al-8Nb alloy . / Guohuai Liu [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 2012. - Vol.541. - P. 275-282.
10. Исследование структуры и некоторых механических свойств многослойных композитов системы Ti/Al / Желтякова И.С. [и др.] // «Фазовые превращения и прочность кристаллов». Тезисы VIII Международной конференции, посвященной памяти академика Г.В.Курдюмова и Первой Всероссийской Молодежной Школы «Структура и свойства перспективных материалов». Черноголовка, 27-31 октября 2014 года. - Черноголовка:2014. - с. 23.
11. Влияние термообработки под давлением на структуру слоистых композитов Ni/Al. / Карпов М.И. [и др.] // Перспективные материалы. - 2011. - Спец.вып.№13. - С. 704-711.
12. В. П. Коржов, М. И. Карпов, В. М. Кийко. Многослойный композит на основе никеля, армированный интерметаллидными слоями. // Физика и техника высоких давлений. - 2010. - Т.20. - №4.- С. 101-108.
13. V.P. Korzhov, M.I. Karpov, D.V. Prokhorov. Многослойные жаропрочные материалы на основе интерметаллических соединений ниобия и титана:получение, структура и механические свойстваMultilayer heat-resistant materials based on intermetallic compounds of niobium and titanium: preparation, structure and mechanical properties / 10th Intern. Congress Machines, Technologies, Materials 2013, MTM2013. 18 20 September 2013, Varna, Bulgaria. Vol. 1 (T.1) // Scient. Proc. of the Scien.-Techn. Union of Mechanical Engineering. Year XXI. Vol. 10/147. N. Sept. 2013. P. 120-123 (rus.).
14. Structure and mechanical properties of multilayer composites of Ti-Al-system / I.S. Zheltyakova. [ et al.] //Междунар. Науч.-технич. Конференция «Нанотехнологии функциональных материалов (НФМ 14)». -24-28 июня 214 года.Труды конференции. «Nanotechnologies of functional materials (NFM 14)».Proc. of the Intern.Scientific and Technical Conference. June 24-28, 2014.- СПб.: Издат-во Политех.у-та, 2014. - С.237-239.(rus.).
15. Preparation, structure and high temperature properties of layered Nb/Al- and Ti/Al-composites / Karpov Mikhail I. [et al.] // J. Intern. Scient. Public.: Materials, Methods and Technologies. 2014. Vol. 8. P. 177-185.
16. The relationship between fracture toughness and of fully lamellar TiAl alloy / Zheng R. [et al.] // J. Mater. Sci. 2007. Vol. 42. P. 1251 1260.
17. Pouchou J.L., Pichoir F. A new model for quantitative X-ray microanalysis. I. Application to the analysis of homogeneous samples // Recherche Aerospatiale, 1984, v. 3, p. 1338.
18. Mileiko S.T. Oxide-fibre/Ni-based matrix composites - III: a creep model and analysis of experimental data // Composites Science and Technology, 2002, v.62, p. 195204.
19. Милейко С.Т., Кийко В.М. Высокотемпературная ползучесть волокнистых композитов с металлической матрицей при переменных напряжениях // Механика композитных материалов, 2004, т. 40, с. 523534.
20. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М.: «Наука», 1979, 744 с.
Аннотация
УДК 621.791.4:546.882 ? 261:539.5
Многослойные композиты системы Ti-Al: структура и механические характеристики. Желтякова И.С. ; Карпов М.И.1, д.т.н.; Коржов В.П. , к.т.н. terekhova@issp.ac.ru; karpov@issp.ac.ru; korzhov@issp.ac.ru 1Институт Физики твердого тела, Черноголовка
В работе рассмотрены вопросы получения и особенности разработки жаропрочных композитов с высокой удельной прочностью, основой которых служит система Ti-Al, формирования структуры и исследования механических характеристик данных композитов. Для приготовления образцов применялись технологии создания многослойных структур методом диффузионной сварки под давлением и комбинированием горячей и холодной прокатки с термообработкой, с последующей ДФ под давлением. В процессе сварки за счет взаимной диффузии компонентов в пакете образовывались слои интерметаллических соединений титана с алюминием, выполнявших функцию упрочняющей фазы. Не полностью расходуемый титановый слой, после сварки представляющий собой твердый раствор Al в титане, обеспечивал композиту вязкое разрушение и трещиностойкость в нормальных условиях. Механические свойства при комнатной температуре и температурах от 600700 до 8501000°С оценивались по испытаниям на кратковременную и длительную прочность при 3-точечном изгибе.
Ключевые слова: сплавы системы Ti-Al, многослойный композит, жаропрочный материал, интерметаллическое соединение, диффузионная сварка, слоистая структура.
Abstract
The multilayer composites of the system Ti-Al: structure and mechanical properties. Zheltyakova Irina Sergeevna; Karpov Mikhail Ivanovich; Korzhov Valeriy Polikarpovich
The paper discusses how to obtain and especially the development of high-temperature composites with high specific strength, which is the basis of Ti-Al system, the formation of structure and mechanical properties of composites research data. For the preparation of samples used the technology of multilayer structures by diffusion bonding under pressure and the combination of hot and cold rolling with heat treatment, followed by diffusion bonding under pressure. During the welding process due to mutual diffusion of the components in the package are formed layers of intermetallic compounds of titanium and aluminum, performs the function of the strengthening phase. Not completely sacrificial layer of titanium, after welding, which is a solid solution of Al in titanium composite provided ductile fracture and crack resistance under normal conditions. The mechanical properties at room temperature and temperatures from 600-700 and 850-1000°C until evaluated by testing for short-term and long-term strength in three-point bending.
Keywords: alloy Ti-Al system, a multi-layer composite, refractory material, an intermetallic compound, diffusion welding, layered structure.