Трещиностойкость и длительная прочность ультрамелкозернистых двухфазных титановых сплавов, полученных интенсивной пластической деформацией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.08, кандидат наук Модина Юлия Михайловна

• Модина Юлия Михайловна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Модина Юлия Михайловна

Список условных обозначений

Введение

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Условия работы лопаток ГТД. Требования к эксплуатационным свойствам титановых сплавов

1.2 Способы повышения механических свойств двухфазных титановых сплавов

1.2.1 Легирование

1.2.2 Термическая и термомеханическая обработка

1.2.3 Наноструктурирование методами интенсивной пластической деформации

1.3 Ударная вязкость и вязкость разрушения титановых сплавов

1.4 Постановка задач исследований

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Материалы исследования

2.1.1 Режимы ДТО для получения УМЗ структуры в двухфазных

титановых сплавах

2.2 Методики исследования

2.2.1 Методика приготовления шлифов

2.2.2 Методика травления

2.2.3 Методика растровой электронной микроскопии (РЭМ)

2.2.4 Методика просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ)

2.2.5 Методика рентгеноструктурного анализа (РСА)

2.2.6 Методика проведения механических испытаний на растяжение

2.2.7 Методика проведения испытаний на ударную вязкость

2.2.8 Методика проведения испытаний на вязкость разрушения

2.2.9 Методика проведения испытаний на длительную прочность

2.2.10 Методика определения размера структурных элементов

ГЛАВА 3 ПРОЧНОСТЬ И УДАРНАЯ ВЯЗКОСТЬ СПЛАВА ВТ6 С УМЗ СТРУКТУРОЙ

3.1 Параметры УМЗ структуры сплава ВТ6, полученной по разным режимам ДТО

3.2 Механические свойства и ударная вязкость сплава ВТ6 с УМЗ структурой

3.3 Микроструктура и механические свойства сплава ВТ6 в КЗ и УМЗ состояниях в интервале температур от - 196 до 500 °С

3.4 Влияние температуры испытаний на ударную вязкость и механизмы разрушения КЗ и УМЗ сплава ВТ6

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4 ВЯЗКОСТЬ РАЗРУШЕНИЯ К1С СПЛАВА ВТ6 С КЗ И УМЗ СТРУКТУРОЙ

4.1 Обоснование методики испытания на сопротивление хрупкому разрушению сплава ВТ6 с КЗ и УМЗ структурой

4.2 Механическое поведение сплава ВТ6 с КЗ и УМЗ структурой при комнатной и криогенной температурах

4.3 Вязкость разрушения К1с сплава ВТ6 в КЗ и УМЗ состояниях

4.4 Исследование характера разрушения образцов после испытаний на К1с

4.5 Выводы по главе

ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ СПЛАВА ВТ8М-1 С УМЗ СТРУКТУРОЙ

5.1 Сравнительная оценка структуры и механических свойств сплава

ВТ8М-1, обработанного методами РКУП и РК

5.2 Исследование ударной вязкости и вязкости разрушения УМЗ титанового сплава ВТ8М-1

5.3 Исследование длительной прочности сплава ВТ8М-1 с КЗ и УМЗ структурой

5.4 Структура и механические свойства опытной заготовки лопатки КНД из сплава ВТ8М-1 с УМЗ структурой

5.5 Выводы по главе

Заключение и основные выводы

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Трещиностойкость и длительная прочность ультрамелкозернистых двухфазных титановых сплавов, полученных интенсивной пластической деформацией»

ВВЕДЕНИЕ

Двухфазные титановые сплавы широко используются в качестве конструкционных материалов в авиации, двигателестроении вследствие их высокой удельной прочности и коррозионной стойкости. Одними из наиболее популярных в промышленности сплавами являются ВТ6 и ВТ8М-1 благодаря удачному сочетанию легирующих элементов и хорошим технологическим свойствам. Традиционно упрочнение двухфазных титановых сплавов достигается методами термомеханической обработки за счет управления фазово-структурными превращениями, которые уже в основном исчерпали свои возможности. В связи с тем, что к изделиям и конструкциям из титановых сплавов, функционирующих в условиях повышенных статических и динамических нагрузок, с каждым годом предъявляются все более жесткие требования относительно их конструкционной прочности [1-4], решение проблемы кардинального улучшения их прочности, трещиностойкости, ударной вязкости и длительной прочности является весьма важной научной задачей.

На сегодняшний день один из перспективных подходов, позволяющих значительно улучшить механические характеристики металлов и сплавов, заключается в формировании в них наноструктурных состояний различными методами интенсивной пластической деформации (ИПД) [5-8]. Методами ИПД в металлах и сплавах формируют ультрамелкозернистое состояние с различными наноструктурными элементами, которые могут оказывать значительное влияние на их свойства, что позволяет отнести УМЗ материалы к классу объемных наноструктурных материалов1 [8]. Данный подход позволил значительно повысить прочность и предел выносливости двухфазных титановых сплавов, реализовать их высокоскоростную и/или низкотемпературную сверхпластичность [5, 6]. Однако во многих случаях высокая прочность и вязкость разрушения являются взаимоисключающими характеристиками. Недавние исследования показали, что формирование УМЗ структуры в металлах и сплавах часто

1 URL: http://nanospd.asso.univ-lorraine.fr/

приводит к заметному снижению ударной вязкости и вязкости разрушения [9-11]. Как следствие, это может сильно ограничить практическое использование УМЗ титановых сплавов в качестве конструкционных материалов. Поэтому достижение в них компромисса между прочностью и вязкостью разрушения является актуальной проблемой в современном материаловедении.

Так как вязкость разрушения и ударная вязкость являются структурнозависимыми характеристиками [12], повышение их уровня можно достигнуть при создании специальных УМЗ структур с параметрами, отвечающими более высокой трещиностойкости. Например, при создании композитных материалов для достижения баланса высокой прочности и вязкости в микроструктуре так называемая «твердая» фаза обеспечивает прочность материала, а в «мягкой» фазе реализуется механизм снижения локально высоких напряжений посредством ограниченной неупругой деформации путем дислокационной пластичности, который способствует локальной вязкости [13]. Подобный подход к дизайну микроструктуры может быть применен к двухфазным титановым сплавам, в которых роль «твердой» фазы может играть а-фаза с ГПУ решеткой, в которой реализуются основные механизмы упрочнения, а роль «мягкой» фазы - ОЦК Р-фаза, обуславливающая большое количество систем скольжения. Вместе с тем, вязкость разрушения в титановых сплавах сильно зависит от формы и размеров а- и Р-фаз [14]. В связи с этим, при разработке дизайна микроструктуры необходимо учитывать действие нескольких механизмов, определяющих сочетание высокой прочности и вязкости разрушения УМЗ титановых сплавов.

К настоящему времени разработаны несколько моделей, описывающих количественное соотношение параметров микроструктуры, механических свойств и вязкости разрушения К1с [13-21], хотя некоторые из них не всегда подтверждаются экспериментально. Однако до сих пор в научной литературе практически отсутствует информация о систематических исследованиях трещиностойкости и подходящей модели для прогнозирования вязкости разрушения УМЗ материалов, так как часто наноструктурирование металлических

материалов методами ИПД кардинально меняет их механическое поведение. В этой связи выбранная для решения в данной работе научная проблема целенаправленного создания специальных УМЗ структур с параметрами, отвечающими более высокой трещиностойкости, используя методы ИПД в сочетании с деформационно-термическими обработками, является актуальной и оригинальной. Новизна предлагаемых исследований также заключается в создании фундаментальных основ повышения трещиностойкости УМЗ двухфазных титановых сплавов при сохранении высоких прочностных свойств. Данная работа направлена на исследование параметров УМЗ структуры в двухфазных титановых сплавах ВТ6 и ВТ8М-1, контролирующих прочность и вязкость разрушения. Основное внимание уделено изучению количественного соотношения объемной доли а- и Р-фаз, размера, формы зерен и вторичных фаз, состояния границ зерен с механическими свойствами сплавов при растяжении и вязкостью разрушения. Для реализации поставленной цели получены различные структурные состояния в сплавах методами ИПД в сочетании с деформационно-термической обработкой. Полученные зависимости использованы для сравнения способности известных количественных моделей пластического разрушения при прогнозировании вязкости разрушения и возможного их уточнения для УМЗ материалов на примере исследуемых титановых сплавов. На основе полученных закономерностей разработана концепция структурного дизайна, обеспечивающая достижение в УМЗ титановых сплавах комбинации высокой прочности и вязкости разрушения. Это позволит использовать УМЗ титановые сплавы для изготовления высоконагруженных деталей перспективных двигателей в авиации и энергомашиностроении, работающих в экстремальных условиях.

Целью данной работы является повышение механических свойств двухфазных титановых сплавов за счет формирования ультрамелкозернистой структуры, обеспечивающей сочетание высокой прочности, трещиностойкости и длительной прочности при эксплуатационных температурах.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи:

1. Исследовать влияние морфологии УМЗ структуры, в том числе, формы и размера зерен первичной а-фазы и двухфазной а+р области, а также ячеистой субструктуры и нанофазных выделений на прочность и пластичность сплавов ВТ6 и ВТ8М-1.

2. Изучить механическое поведение и ударную вязкость КЗ и УМЗ сплавов в широком диапазоне температур испытаний (от —196 до 500 °С), а также характер разрушения с учетом морфологических особенностей УМЗ структуры по п.1.

3. Установить соотношение прочности и вязкости разрушения К1с сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 с КЗ и УМЗ структурой, полученной ИПД в сочетании с деформационно-термической обработкой (ДТО).

4. Выявить влияние УМЗ структуры на длительную прочность сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 в интервале эксплуатационных температур от 200 до 500 °С.

5. Исследовать микроструктуру и механические свойства опытных заготовок лопаток компрессора, полученных штамповкой заготовок из УМЗ сплава ВТ8М-1.

Научная новизна результатов:

1. Установлено, что критическим фактором, обеспечивающим повышенную трещиностойкость УМЗ двухфазных титановых сплавов, является сочетание высокой прочности и пластичности. Прочность сплавов достигается за счет комбинации механизмов упрочнения в результате формирования ультрамелких зерен а и р-фаз с ячеистой наноразмерной субструктурой (размер ОКР менее 100 нм) и присутствия нанодисперсных выделений в сплаве. Пластичность определяется бимодальным распределением по размерам зерен а-фазы при наличии микронных зерен первичной а-фазы с общей долей до 30 %.

2. Впервые выявлены особенности механического поведения и механизмы разрушения сплава ВТ6 с УМЗ структурой при испытаниях на ударную вязкость КСУ в широком интервале температур от —196 до 500 °С. Показано, что термическая стабильность сформированной в сплаве бимодальной

УМЗ структуры обеспечивает повышенные прочность и ударную вязкость при температурах вплоть до 300 °С.

3. Показано, что вязкость разрушения УМЗ сплава ВТ6 зависит от его способности к деформационному упрочнению, связанному с равномерным удлинением 5р. При этом важным фактором обеспечения повышенной вязкости разрушения является формирование бимодальной УМЗ структуры, когда продвижение трещины происходит по границам ультрамелких зерен а- и в фаз в двухфазной области, а ориентация первичной а-фазы оказывает тормозящее влияние.

4. Установлено, что повышенная термостабильность УМЗ сплава ВТ8М-1 обусловлена выделением на стадии ИПД наноразмерных (со средним размером ~ 80 нм) частиц силицидов типа внутри и по границам ультрамелких зерен а-фазы, что обеспечивает повышенную длительную прочность по сравнению с КЗ сплавом при температурах в диапазоне 300.. .400 °С. Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Научное обоснование и экспериментальное подтверждение положительного влияния УМЗ структуры, характеризующейся бимодальным распределением по размерам а-фазы при наличии не менее 70 % ультрамелких а и в зерен с ячеистой наноразмерной субструктурой, на прочность, ударную вязкость и вязкость разрушения в двухфазном сплаве ВТ6.

2. Установленные зависимости прочности и ударной вязкости сплава ВТ6 с КЗ и УМЗ структурой в широком диапазоне температуры испытаний от — 196 до 500 °С, демонстрирующие достижение их баланса при эксплуатационных температурах 200 и 300 °С в сплаве с бимодальным распределением по размерам зерен а-фазы.

3. Экспериментальные и теоретические доказательства повышения вязкости разрушения УМЗ титановых сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 при увеличении равномерного удлинения на растяжение в результате формирования бимодального распределения зерен а-фазы.

4. Особенности механического поведения УМЗ сплавов в условиях ползучести при эксплуатационных температурах от 300 до 500 °С и выявление повышенной длительной прочности УМЗ сплава ВТ8М-1 по сравнению с КЗ аналогом при формировании термостабильных наночастиц силицидов.

5. Научно-обоснованные режимы ДТО, обеспечивающие достижение баланса прочности, пластичности и трещиностойкости сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 для их использования при изготовлении опытных образцов деталей перспективных ГТД.

Практическая значимость работы:

1. Показано, что при температуре 300 °С в УМЗ сплаве ВТ6 достигнут наилучший баланс высокой прочности и ударной вязкости по сравнению с КЗ сплавом: при одновременно более высокой прочности УМЗ сплава значения КСУ

Л

были практически одинаковы и составляли около 2,0 МДж/м .

2. Предложены методы и режимы ДТО заготовок из сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 для достижения оптимального баланса прочности, пластичности и трещиностойкости (ов = 1250±20 МПа, 5 > 12 %, К1с = 35±1 МПа/м2) с целью применения сплавов для изготовления лопаток перспективных ГТД.

3. Обеспечена повышенная длительная прочность УМЗ сплавов ВТ6 и ВТ8М-1 по сравнению с КЗ состояниями при температурах (300...450 °С), при которых эксплуатируются лопатки компрессора ГТД.

4. Продемонстрирован потенциал применения заготовок из УМЗ сплава ВТ8М-1 для изготовления лопаток компрессора ГТД с повышенными свойствами.

Достоверность полученных результатов и выводов основана на том, что интерпретация результатов механических испытаний, ударной вязкости, вязкости разрушения и длительной прочности проводилась на основе известных научных представлений и опиралась на детальный анализ особенностей микроструктуры титановых сплавов ВТ6 и ВТ8М-1. Степень достоверности результатов обоснована проведением испытаний в соответствии с российскими и международными стандартами на современном апробированном и

сертифицированном оборудовании, воспроизводимостью и согласованностью результатов.

Личный вклад соискателя. Соискатель принимал непосредственное участие в обсуждении и постановке задач, получении и анализе результатов, написании статей. Все экспериментальные результаты получены непосредственно соискателем или при его непосредственном участии. Соискатель выражает благодарность Тольяттинскому Государственному Университету (ТГУ) в лице профессора Г.В. Клевцова в проведении испытаний на К1с при криогенной температуре.

Апробация работы. Основные результаты, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на IX Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения» (г. Уфа, 2016 г.); VI Всероссийской конференции по наноматериалам с элементами научной школы для молодежи «НАНО-2016» (г. Москва, 2016 г.); X Всероссийской молодежной научной конференции «Мавлютовские чтения» (г. Уфа, 2017 г.); The international workshop "New Trends in Research of UFG Materials Produced by SPD" (Saint Petersburg, 2017); 5th International Conference «Recent Trends in Structural Materials» (COMAT 2018, Czech Republic); The 6th International Symposium BULK NANOMATERIALS: from fundamentals to innovations (BNM-2019, Ufa); XX Уральской школе-семинаре металловедов - молодых ученых (г. Екатеринбург, 2020 г.); международной конференции и школе молодых ученых «Получение, структура и свойства высокоэнтропийных материалов» (г. Белгород, 2020 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, в том числе 7 статей опубликовано в изданиях, определённых в перечне рецензируемых научных журналов и изданиях ВАК. Кроме того, получен 1 патент на изобретение.

Работа проводилась в рамках проекта Российского Научного Фонда № 1619-10356, Госзадания № 11.1235.2017/ПЧ, Госзадания № 0838-2020-0006 «Фундаментальное исследование новых принципов создания перспективных электромеханических преобразователей энергии с характеристиками выше

мирового уровня, с повышенной эффективностью и минимальными удельными показателями, с использованием новых высокоэффективных электротехнических материалов», проекта Российского Научного Фонда № 19-79-10108, а также при выполнении НИОКР по договору № 40/10-43453 с ПАО «ОДК-УМПО».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы из 129 наименований. Общий объем диссертации: 129 страниц, в том числе 53 рисунка и 15 таблиц.

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В настоящей главе описаны условия работы деталей ГТД и требования к их эксплуатационным свойствам, рассмотрены результаты недавних исследований повышения прочности титановых сплавов, используя методы легирования, термомеханической обработки и методы интенсивной пластической деформации, особенности их структуры и механических свойств, перспективы практического применения, а также особенности вязкости разрушения титановых сплавов и способы ее повышения.

1.1 Условия работы лопаток ГТД. Требования к эксплуатационным

свойствам титановых сплавов

К основным узлам, которые определяют характеристики газотурбинного двигателя (ГТД), относятся компрессоры и турбины авиационных двигателей, элементами которых являются рабочие лопатки, где механическая работа переходит в кинетическую энергию движения воздуха и потенциальную энергию давления, и в дальнейшем - энергия газового потока преобразовывается в механическую энергию вращения ротора. На газодинамические характеристики двигателей и надежность их работы оказывают прямое влияние конструкционные и технологические параметры рабочих лопаток. Рабочие лопатки ГТД работают в условиях высоких температурных, статических, вибрационных воздействий, а также испытывают высокие температурные напряжения. Поэтому к ним предъявляются жесткие требования к обеспечению высокой конструкционной прочности и высокой эксплуатационной способности [1-4].

Атмосферный воздух, засасываемый в ГТД, никогда не является чистым, в нем всегда присутствуют взвешенные твердые и жидкие частицы - пыли и влаги.

Ресурс ГТД зависит от условий окружающей среды и может варьироваться до 30000 ч для гражданских самолетов в благоприятных условиях, до 1000 ч газоструйных машин в условиях запыленной атмосферы или морской среды, что приводит к абразивному и коррозионному изнашиванию. Размер частиц пыли и угол их атаки оказывает значительное влияние на процесс эрозии лопаток. Из рисунка 1.1 можно увидеть, как высокая запыленность окружающей среды вертолетных ГТД влияет на равномерный износ лопаток первых ступеней и усиленный износ периферийных участков лопаток последних ступеней. Умеренное содержании пыли в воздухе приводит к локальному характеру износа лопаток и зависит от особенностей потока, которое в свою очередь устанавливает местное увеличение концентрации частиц и их скорости относительно лопаток [1 -

4].

Рисунок 1.1 - Характер эрозии лопаток компрессора: а - первоначальная линия входной кромки; б - линия износа [2]

Сам по себе абразивный износ является сильным концентратором напряжений, которые могут сильно снизить запасы прочности лопаток и привести

к выходу из строя. Нанесение защитных эрозионностойких покрытий является одним из направлений технологического обеспечения высокой эрозионной стойкости рабочих лопаток вертолетных ГТД [3]. Покрытие увеличивает инкубационный период, когда наблюдается замедленный износ лопаток. Для разных покрытий он может быть различным. Замедленный износ может продолжаться вплоть до изнашивания самого защитного покрытия.

Комбинированный подход, который заключался в использовании стали в качестве материала для лопаток и нанесение на них специальных покрытий [2226], несколько замедлял износ, однако в условиях высокой конкуренции на мировом рынке необходимо создание новых всё более совершенных двигателей с высокими параметрами и большими скоростями, с более ужесточенными требованиями к сочетанию конструкционных и эксплуатационных свойств.

Помимо влаги и водяного пара в воздухе может содержаться вода, что оказывает существенное влияние на снижение мощности двигателя. Двигатели гидросамолетов, самолетов-амфибий и вертолетов морского базирования наиболее подвержены к попаданию свободных частиц соли или взвешенных капель морской воды, что дополнительно может привести к отложению соли и коррозии поверхности лопаток. Коррозионное повреждение деталей ГТД напрямую вызвано воздействием солевых аэрозолей, которые образуются в тракте газотурбинного двигателя при выпаривании воды. Поэтому для повышения коррозионной стойкости в качестве конструкционного материала применяют титановые сплавы и специальные защитные покрытия [22, 26-28].

Таким образом, условия работы ГТД задают требования к конструкционным материалам, из которых они изготавливаются. В основном, для изготовления частей и деталей ГТД используются коррозионностойкие и теплостойкие хромистые стали и сплавы, жаропрочные сплавы. Широкое применение в качестве конструкционного материала ГТД титановых сплавов (рисунок 1.2) обусловлено малым удельным весом и их высокой прочностью и жаростойкостью, что вытесняет нержавеющую и термически обрабатываемую легированную сталь. Облегчение двигателя на 1 кг позволит сберечь до 10 кг в

общем весе самолета. В конструкции самолета титан находит обширное применение для деталей фюзеляжа, работающих при повышенных температурах [29].

Рисунок 1.2 - Области применения титановых сплавов в ГТД [30]

Двухфазный а+Р титановый сплав ВТ6 относится к числу наиболее распространённых универсальных сплавов, используется до температур 350 °С, в связи с этим находит применение в деталях и частях вентилятора и компрессора низкого давления. Обладает высокой технологичностью, пониженной чувствительностью к водороду и концентраторам напряжений.

В свою очередь, титановый сплав ВТ8М-1 более жаропрочный сплав, чем ВТ6, что позволяет использовать его при более высоких рабочих температурах (до 450...550 °С), например, в качестве конструкционного материала дисков и лопаток компрессора авиационных двигателей. Основные требования к сплавам ВТ6 и ВТ8М-1 для использования их в деталях и частях КНД и КВД представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Свойства сплавов для лопаток вентилятора КНД и КВД [31]

4 МнЦУ20°/

Сплав Вид полуфабриката Рабочая температура МПа МнЦУс: отах, МПа (при N =2 10 цикла; /=50 Гц; °100, МПа (при ^раб )

Я=0,1)

ВТ6 Пруток 300 980 700 480/440 665

ВТ8М-1 450 1000 690 540/450 665

1.2 Способы повышения механических свойств двухфазных

титановых сплавов

1.2.1 Легирование

Широкое применение титановых сплавов в авиационной промышленности связано с обеспечением ими ряда экономических и технических требований к конструкционным материалам, которые используются для создания летательных аппаратов со скоростями, близкими к скорости звука и превосходящими ее. Легкость и высокие параметры прочности в интервале температур от криогенных (минус 250 °С) до умеренно высоких (600 °С) и хорошая коррозионная стойкость определяют титановым сплавам отличные перспективы применения в качестве конструкционных материалов [32].

С развитием современных отраслей машиностроения всё больше ужесточаются требования к качеству, конструкционной прочности и эксплуатационным свойствам конструкционных материалов [33-35].

Как известно, критерии конструкционной прочности обуславливают работоспособность материала деталей ГТД в условиях эксплуатации: прочность на разрыв и предел текучести - максимальные допустимые напряжения, массу и размеры деталей; модуль упругости - жесткость детали; пластичность, ударная вязкость, вязкость разрушения - надежность материала; предел выносливости, скорость изнашивания, сопротивление ползучести и коррозии - долговечность материала [33-35].

Высокий уровень прочностных свойств, долговечности и надежности при наименьшей массе можно достичь созданием новых композиций сплавов на основе их термической (ТО) и термомеханической (ТМО) обработкой, а также обработкой методами интенсивной пластической деформации (ИПД).

Концентрация легирующих элементов в твердых растворах и разница атомных радиусов их элементов прямо пропорциональны упрочнению при легировании титановых сплавов [36-38]. Существует три группы легирующих элементов, которые влияют на характер полиморфного превращения титана: а-стабилизаторы, Р-стабилизаторы и нейтральные элементы. На рисунке 1.3 представлена схема влияния легирующих элементов на температуру полиморфно -го превращения (ТПП). Увеличивая область твердых растворов на основе Тьа, алюминий, относящийся к а-стабилизаторам, повышает ТПП (рисунок 1.3, а), уменьшает их склонность к водородному охрупчиванию, повышает модуль упругости, а также прочность при комнатных и повышенных температурах (рисунок 1.4).

Рисунок 1.3 - Диаграммы состояния титан - легирующий элемент (схемы):

а - ^ а-стабилизаторы; б - ^-изоморфные Р-стабилизаторы; в -эвтектоидообразующие Р-стабилизаторы; г - ^-нейтральные элементы [36]

6в,МРп

Легирующий мемент, %

Рисунок 1.4 - Влияние легирующих элементов на механические свойства

титана [36]

Однако увеличение концентрации алюминия более 7,5 % вызывает появление в структуре а2 фазы (Л3Л1) (рисунок 1.5), которая имеет гексагональную решетку с упорядоченным расположением атомов и сильно охрупчивает сплавы [37].

Рисунок 1.5 - Диаграмма состояния ТьА! [37]

Увеличение технологической пластичности сплавов и уменьшение формирования охрупчивающей а2-фазы можно достичь легированием титана Р-стабилизаторами (V, Мо, ИЬ, Мп), что уменьшает склонность к образованию упорядоченной структуры (сверхструктуры), также достигается снижение ТПП и расширение области твердых растворов на основе Тьр, что делает возможным проведение ТО на упрочнение. Р-стабилизаторы с ОЦК решеткой (Мо, V, Та, №), как и у Тьр, неограниченно растворяются в Тьр (рисунок 1.3, б). Р-стабилизаторы Сг, Мп, Бе, М, W, Си влияют на появление смеси а- и у-фаз с эвтектоидным распадом Р-фазы (рисунок 1.3, в), что резко охрупчивает титановые сплавы.

Повышение прочности, жаропрочности и термической стабильности можно достичь введением Р-стабилизаторов, однако при этом наблюдается некоторое

снижение пластичности (рисунок 1.4). Кроме того, они открывают возможность к упрочнению термической обработкой, которая возможна, когда в-фаза имеет способность к переохлаждению. Наиболее благоприятными легирующими элементами, улучшающими свойства титановых сплавов, являются Мо, V, Сг, Мп [38].

Нейтральные легирующие элементы Sn, 7г, Н£ ^ практически не влияют на ТПП (рисунок 1.3, г), не меняют фазовый состав сплава, в то время как Sn и Zr повышают прочность титановых сплавов без заметного снижения пластичности и увеличивают предел ползучести, соответственно, в виду того, что изменяют свойства а- и в-фаз, в которых они растворяются.

1.2.2 Термическая и термомеханическая обработка

Дальнейшее улучшение комплекса свойств легированных титановых сплавов возможно методами термической и термомеханической обработками.

Нагрев под закалку до а+в или в-области обеспечивает упрочнение титановых сплавов при термической обработке (ТО) [38, 39]. К распространенным режимам ТО титанового сплава ВТ6 относятся:

- закалка с 940 °С в течение 10 мин в воду и нагрев при 510.540 °С в течение 4 ч с последующим охлаждением на воздухе; режим термической обработки позволяет достичь наиболее высокую оВ, но меньшие значения 5, К1с и сопротивления коррозии по сравнению с отожженным материалом;

- закалка с 940 °С в течение 10 мин в воду и нагрев при 675 °С в течение 4 ч (перестаривание) с последующим охлаждением на воздухе обеспечивает промежуточные значения аВ по сравнению со свойствами отожженного и полностью состаренного материала, но повышенную 5 и К1с по сравнению со свойствами высокопрочного состояния;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Модина Юлия Михайловна, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анализ методов защиты авиационных газотурбинных двигателей от вредных факторов среды эксплуатации / А. Ш. Биксаев, Н. С. Сенюшкин,

A. А. Лоскутников и др. // Молодой ученый. - 2013. - № 8. - С. 75-77.

2. Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей ГТД. Лопатки компрессора и вентилятора. Часть I. : монография /

B. А. Богуслаев, Ф. М. Муравченко, П. Д. Жеманюк и др. - Запорожье: "Мотор Сич", 2003. - 396 с.

3. Вертолетные газотурбинные двигатели / В. А. Григорьев, В. А. Зрелов, Ю. М. Игнаткин и др.; под общ. ред. В. А. Григорьева и Б. А. Пономарева. - М.: Машиностроение, 2007. - 491 с.

4. Тарасенко, Ю. П. Повышение надежности и ресурса компрессорных лопаток газотурбинных двигателей газоперекачивающих агрегатов / Ю. П. Тарасенко, И. Н. Царева, Л. А. Кривина // Вестник научно-технического развития. - 2011. - № 2. - С. 57-62.

5. Meyers, M. A. Mechanical properties of nanocrystalline materials / M. A. Meyers, A. Mishra, D. J. Benson // Prog. Mater. Sci. - 2006. - № 51. - P. 427556.

6. Fundamentals of superior properties in bulk NanoSPD materials / R. Z. Valiev, Y Estrin, Z. Horita et al. // Mater. Res. Lett. - 2015. - № 4. - P. 1-21.

7. Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation / R. Z. Valiev, Y Estrin, Z. Horita et al. // JOM. - 2006. - № 58. - P. 33-39.

8. Valiev, R. Z. The Art and Science of Tailoring Materials by Nanostructuring for Advanced Properties Using SPD Techniques / R. Z. Valiev, T. G. Langdon // Adv. Eng. Mater. - 2010. - № 12. - P. 677-691.

9. Pippan, R. The importance of fracture toughness in ultrafine and nanocrystalline bulk materials / R. Pippan, A. Hohenwarter, // Mater. Res. Lett. - 2016. - vol. 4. - P. 127-136.

10. Hohenwarter A, Fracture and fracture toughness of nanopolycrystalline metals produced by severe plastic deformation / A. Hohenwarter, R. Pippan // Phil. Trans. R. Soc. A. - 2015. - vol. 373. - № 20140366.

11. Hohenwarter, A. An overview on the fracture behavior of metals processed by high pressure torsion / A. Hohenwarter, R. Pippan // Mater. Sci. Forum. - 2011. -vol. 667-669. - P. 671-676.

12. Materials Properties Handbook: Titanium Alloys / eds: R. Boyer, G. Welsch, E. W. Collings. - USA: ASM International, 1998. - 1048 p.

13. Ritchie, R. O. The conflicts between strength and toughness / R. O. Ritchie // Nature Materials. - 2011. - vol. 10. - Issue 11. - P. 817-822.

14. Relationship between fracture toughness and microstructure of a new near P titanium alloy 8th Pacific Rim / J. K. Fan, H. C. Kou, M. J. Lai et al. // International Congress on Advanced Materials and Processing. - 2013. - vol. 4. - P. 3371-3378.

15. Krafft, J.M. Tensile-Ligament Instability and the Growth of Stress-Corrosion Cracks in High-Strength Alloys / J. M. Krafft:, J. H. Mulherin // Trans. ASM. - 1969. - vol. 62. - P. 64-80.

16. Thomason, P. F. A Theoretical Relation Between Fracture Toughness and Basic Material Properties / P. F. Thomason // Int. J. Fracture Mech. - 1971. - vol. 7mP. 409-19.

17. Hahn, G.T. Sources of Fracture Toughness: The Relation Between K1c and the Ordinary Tensile Properties of Metals in Applications Related Phenomena in Titanium Alloys / G. T. Hahn, A. R. Rosenfield // ASTM STP. - 1968. - vol. 432. - P. 5-32.

18. Broberg, B. Influence of Micro Slag Distribution on MIG-MAG Weld Metal Impact Properties / B. Broberg, N. E. Hannerz, J. F. Lowery // Metal Construction. - 1975. - vol. 7. - P. 21-25.

19. Schwalbe, K. H. Processes at the Tip of a Statically Loaded Crack in AlZnMgCu0.5 / K. H. Schwalbe // Int. J. Fracture Mech. - 1972. - vol. 8. - P. 456-457.

20. Hahn, G. T. Metallurgical Factors Affecting Fracture Toughness of Aluminum Alloys // G. T. Hahn, A. R. Rosenfield // Metall. Trans. - 1972. - vol. 6. - P. 653-668.

21. Influence of alpha/beta processing on fracture toughness for a two-phase titanium alloy / J. Xu, W. Zeng, D. Zhou et al. // Materials Science & Engineering. -2018. - vol. 731. - P. 85-92.

22. Вишняков, М. А. Повышение эксплуатационных характеристик крупногабаритных деталей ГТД / М.А. Вишняков. - Самара: Самарский научный центр РАН, 2003. - 107 с.

23. Климов, В. Н. Современные авиационные конструкционные сплавы: учеб. пособие / В.Н. Климов, Д.М. Козлов. - Самара: Самарский университет, 2017. - 40 с.

24. Ионно-плазменные защитные покрытия для лопаток газотурбинных двигателей / Е. Н. Каблов, С. А. Мубояджян, С. А. Будиновский, А. Н. Луценко // Металлы. - 2007. - № 5. - С. 23.

25. Срабатываемые, износостойкие и теплозащитные покрытия для деталей газового тракта турбины, компрессора и камеры сгорания ГТД / В. А. Барвинок, И. Л. Шитарев, В. И. Богданович и др. // Вестник СГАУ. - 2009. -№ 4. - С. 11-28.

26. Styazhkin, V. A. Ti-N vacuum-plasma coatings for turbine compressor blades / V. A. Styazhkin, A. A. Kopylov, S. Y. Paleeva // Protection of metals. - 2000. - vol. 36. - № 3. - P. 292.

27. Семенычев, В. В. Оценка коррозионной стойкости защитных и функциональных покрытий с помощью измерителя скорости коррозии / В. В. Семенычев, Т. Б. Смирнова // Труды ВИАМ. - 2016. - № 6. - С. 109-114.

28. Mechanism of corrosion and erosion resistance of plasma-sprayed nanostructured coatings. High temperature corrosion / Z. Ahmad, A. U. Khan, R. Farooq, T. Saif and N. R. Mastoi; ed Z. Ahmad. - London: InTechOpen, 2016. - P. 123-146.

29. Абковиц, С. С. Титан в промышленности / С. С. Абковиц, Дж. Бурке, Р. Хильц. - М.: ОБОРОНГИЗ, 1957. - 185 с.

30. Иноземцев, А. А. Титановые сплавы в изделиях разработки ОАО «Авиадвигатель». Современные титановые сплавы и проблемы их развития : Сборник / А. А. Иноземцев, И. Г. Башкатов, А. С. Коряковцев. - М.: ВИАМ, 2010.

- 43 с.

31. ФГУП "ВИАМ" ГНЦ РФ. Жаропрочные титановые сплавы для деталей ГТД [электронный ресурс] / ФГУП "ВИАМ" ГНЦ РФ // - 2020. - Режим доступа: ШрБ: //viam.ru/ti_1.

32. Глазунов, С. Г. Конструкционные титановые сплавы / С. Г. Глазунов, В. Н. Моисеев. - М.: Металлургия, 1974. - 368 с.

33. Жернаков, В. С. Сопротивление материалов - механика материалов и конструкций / В. С. Жернаков. - Уфа: УГАТУ, 2012. - 494 с.

34. Материаловедение: учебник для высших технических учебных заведений / Б .Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапов и др. - 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

35. Конструкция и прочность авиационных газотурбинных двигателей / Л. П. Лозицкий, А. Н. Ветров, С. М. Дорошко и др. - М.: Машиностроение, 1992.

- 535 с.

36. Полуфабрикаты из титановых сплавов / В. К. Александров, Н. Ф. Аношкин, Г. А. Бочвар и др. - М.: Металлургия, 1979. - 512 с.

37. Глазова, В. В. Легирование титана / Глазова В. В. - М.: Металлургия, 1966. - 192 с.

38. Металловедение. Термическая обработка. Сплавы / И. И. Новиков, В. С. Золоторевский, В. К. Портной и др. - М.: МИСиС, 2014. - 528 с.

39. Вульф, Б. К. Термическая обработка титановых сплавов / Б. К. Вульф.

- М.: Металлургия, 1969. - 377 с.

40. Бобрук, Е. В. Современные методы деформационно-термической обработки: от традиционных материалов до наноструктурных: учебное пособие / Е. В. Бобрук, И. П. Семенова, Р. З. Валиев. - Уфа: УГАТУ, 2015. - 112 с.

41. Валиев, Р. З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р. З. Валиев, И. В. Александров. - М.: Логос, 2000. -272 с.

42. Structural and mechanical properties of nanocristalline titanium processed by severe deformation processing / А. А. Popov, I. Yu. Pyshmintsev, S. L.Demakov et al. // Scripta Mater. - 1997. - № 37. - P. 1089-1094.

43. Production of submicrocrystalline structure in large-scale Ti-6Al-4V billet by warm severe deformation processing / S. V. Zherebtsov, G. A. Salishchev, R. M. Galeyev et al. // Scripta Mater. - 2004. - № 51. - P. 1147-1151.

44. Валиев, Р.З. Объемные наноструктурные металлические материалы: получение, структура и свойства / Р. З. Валиев, И. В. Александров. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 398 с.

45. Advanced mechanical properties of pure titanium with ultrafine grained structure / A. V. Sergueeva, V. V. Stolyarov, R. Z. Valiev, A. K. Mukherjee // Scripta Mater. - 2001. - № 45. - P. 747.

46. Колачев, Б. А. Титановые сплавы разных стран / Б. А. Колачев, И. С. Полькин, В. Д. Талалаев. - М.: ВИЛС, 2000. - 314 с.

47. Семенова, И. П. Наноструктурные титановые сплавы: новые разработки и перспективы применения / И. П. Семенова, Г. И. Рааб, Р. З. Валиев // Российские Нанотехнологии. - 2014. - Т. 9. - № 5-6. - С. 84-95.

48. Ильенко, В. М. Титановые сплавы для авиационных газотурбинных двигателей / В. М. Ильенко, Р. Е Шалин // Титан. - 1995. - № 1-2 (5-6). - С.25.

49. Жаропрочные титановые сплавы. Все материалы.: Энциклопедический справочник / В. Г. Анташев, Н. А. Ночовная, Т. В. Павлова, В. И. Иванов. - М.: ВИАМ, 2007. - 7 с.

50. Structure and Properties of Titanium and Titanium Alloys / M. Peters, J. Hemptenmacher, J. Kumpfert, C. Leyens // Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications / in: C. Leyens, M. Peters Eds. - Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2003. - P. 1-37.

51. Thermal Stability of Severe Plasically Deformed VT-6(Ti-6Al-4V) /

H. J. Rack, J. Qazi, L. Allard, R. Valiev // Mat. Sci. Forum. - 2008. - vol. 584-586. - P. 893-898.

52. Mechanical behavior and superplasticity of a severe plastic deformation processed nanocrystalline Ti-6Al-4V alloy / R. S. Mishra, V. V. Stolyarov, C. Echer, R. Z. Valiev, A. K. Mukherjee // Materials Science and Engineering. - 2001. - vol. 298. - P. 44-50.

53. Cyclic deformation behavior and fatigue lives of ultrafine-grained Ti-6Al-4V ELI alloy for medical use / L. R. Saitova, H. W. Hoeppel, M. Goeken,

I. P. Semenova, R. Z. Valiev // International Journal of Fatigue. - 2009. - vol. 31. - P. 322-331.

54. High-Cycle Fatigue Behavior of an Ultrafine-Grained Ti-6Al-4V Alloy Processed by ECAP and Extrusion / I. P. Semenova, A. V. Polyakov, V. V. Polyakova et al. // Adv. Eng. Mater. - 2016. - vol. 18. - P. 2057-2062.

55. Ma, E. Instabilities and ductility of nanocrystalline and ultrafine-grained metals / E. Ma // Scripta Materialia. - 2003. - vol. 49. - Issue 7. - P. 663-668.

56. Gupta, R. K. Strain hardening in aerospace alloys / R. K. Gupta, C. Mathew, P. Ramkumar // Fronti.Aerosp.Eng. - 2015. - vol. 4. - P. 1-11.

57. Hohenwarter, A, Anisotropic fracture behavior of ultrafine-grained iron / A. Hohenwarter, R. Pippan // Mater. Sci. Eng. A. - 2010. - vol. 527. - P. 2649-2656.

58. Hohenwarter A. The ductile to brittle transition of ultrafine-grained Armco iron: an experimental study / A. Hohenwarter, C. Kammerhofer, R. Pippan // J. Mater. Sci. - 2010. - vol. 45. - P. 4805-4812.

59. Richards, N. L. Quantitative Evaluation of Fracture Toughness-Microstructural Relationships in Alpha-Beta Titanium Alloys / N. L. Richards // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2004. - vol. 13. - P. 218-225.

60. Niu, H. Simple and accurate model of fracture toughness of solids / H. Niu, S. Niu, A. R. Oganov // Journal of Applied Physics. - 2019. - vol. 125. - Issue 6. - № 065105.

61. Microstructural evolution and mechanical property of isothermally forged BT25y titanium alloy with different double-annealing processes / X. Yanga, Z. Zhaoa, Y. Ninga et al. // Materials Science & Engineering. - 2019. - vol. 745. - P. 240-251.

62. Fracture toughness and fatigue crack growth rate properties in wire+arc additive manufactured Ti-6Al-4V Fatigue / X. Zhang, F. Martina, J. Ding, X. Wang S. W. Williams // Fract. Engng. Mater. Struct. - 2017. - vol. 40. - P. 790-803.

63. Accordance between fracture toughness and strength difference in TC21 titanium alloy with equiaxed microstructure / H. Shao, D. Shan, Y. Zhao, P. Geb, W. Zeng // Mater. Sci. Eng. - 2016. - vol. 664. - P. 10-16.

64. Delamination effect on impact properties of ultrafine-grained low-carbon steel processed by warm caliber rolling / T. Inoue, F. Yin, Y. Kimura, K. Tsuzaki, S. Ochiai // Metall. Mater. Trans. - 2010. - vol. 41. - P. 341-355.

65. Stolyarov, V. V. Enhanced low-temperature impact toughness of nanostructured Ti / V.V. Stolyarov, R. Z. Valiev, Y. T. Zhu // Applied Phys. Lett. -2016. - vol. 88. - № 041905.

66. Zherebtsov, S. V. Strength and ductility-related properties of ultrafine grained two-phase titanium alloy produced by warm multiaxial forging / S. V. Zherebtsov // Mater. Sci. Eng. - 2012. - vol. 536. - P. 190-196.

67. Золоторевский, В. С. Механические свойства металлов / В. С. Золоторевский. - М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

68. Ильин, А. А. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства.: Справочник / А. А.Ильин, Б. А. Колачев, И. С Полькин. - М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. - 520 c.

69. Features of Duplex Microstructural Evolution and Mechanical Behavior in the Titanium Alloy Processed by Equal-Channel Angular Pressing / I.P. Semenova, G.S. Dyakonov, G.I. Raab // Adv. Eng. Mat. - 2018. - Vol. 20. - 1700813.

70. Nanostructuring of Ti alloys by SPD processing to achieve superior fatigue properties / I. P. Semenova, E. B. Yakushina, V. V. Nurgaleeva, R. Z. Valiev // International Journal Materials Research. - 2009. - vol. 100. - P. 1691-1696.

71. Ermachenko, A. G. Advanced technologies of processing titanium alloys and their applications in industry / A. G. Ermachenko, R. Ya. Lutfullin and R. R. Mulyukov // Rev. Adv. Mater. Sci. - 2011. - Vol. 29. - P. 68.

72. Dynamic Recrystall ization in TiAl arid TigAl Intermetal lie Compounds / G. A. Salischev, R. M. Imaev, V. M. Imaev, N. K. Gabdulin // Mater. Sci. Forum. -1993. - Vol. 113. - P. 613.

73. Аношкин, Н.Ф. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов Аношкин / Н.Ф. Глазунов, С. Г. Колачев. - М: Металлургия, 1980. - 464 c.

74. Практическая растровая электронная микроскопия / Под ред. Дж. Гоулдстейна и Х. Яковица. - М.: Мир, 1978. - 656 с.

75. Фрактография и атлас фрактограмм / Под ред. Дж. Феллоуза. - М.: Металлургия, 1982. - 488 с.

76. Бушнев, Л.С. Основы электронной микроскопии: учебное пособие / Л.С. Бушнев, Ю.Р. Колобов, М.М. Мышляев. - Томск: Томский университет, 1990. - 218 C.

77. Горелик, С.С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С.С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л.Н. Расторгуев. - Москва: МИСиС, 1994. - C. 328.

78. Scardi, P. Size-Strain and quantitative analysis by the Rietveld method / P. Scardi, L. Lutterotti, R. Di Maggio // Advances in X-Ray Analysis. - 1991. 35A. - P. 69-76.

79. ASTM E399-90 (1997), Standard Test Method for Plane-Strain Fracture Toughness of Metallic Materials, ASTM International, West Conshohocken, PA, 1997.

80. Charpy absorbed energy of ultrafine-grained Ti-6Al-4V alloy at cryogenic and elevated temperatures / I.P. Semenova, J. Modina, A.V. Polyakov et al. // Materials Science and Engineering A. - 2019. - Vol. 743. - P. 581-589.

81. Wang, Y. High tensile ductility in a nanostructured metal / Y. Wang, M. Chen, F. Zhou, E. Ma // Nature. - 2002. - 419. - P. 912-915.

82. Ovid'ko, I. A. Mechanical properties of nanotwinned metals: a review /

I. A. Ovid'ko, A. G. Sheinerman // Rev. Adv. Mater. Sci. - 2016. - Vol. 44. - PP. 1-25.

83. Koch, С.С. Optimization of strength ad ductility in nanocrystalline and ultra-fine grained metals / С.С. Koch // Scripta Mater. - 2003. - Vol. 49. - PP. 657662.

84. Valiev, R.Z. On grain boundary engineering of UFG metals and alloys for enhancing their properties / R.Z. Valiev // Materials Science Forum. - 2008. - Vol. 584-586. - P. 22-28.

85. Малыгин, Г. А. Прочность и пластичность нанометаллов с бимодальной зеренной структурой / Г. А. Малыгин // Физика твердого тела. -2008. - том 50. - вып. 6. - C. 990-996.

86. Microstructural Features and Mechanical Properties of the Ti-6Al-4V ELI Alloy Processed by Severe Plastic Deformation / I. P. Semenova, L. R. Saitova, G. I. Raab et al. // Mater. Sci. Forum. - 2006. - Vol. 503-504. - P. 757.

87. Саитова, Л.Р. Повышение механических свойств сплава Ti-6Al-4V, используя равноканальное угловое прессование и последующую пластическую деформацию / Л.Р. Саитова, И.П. Семенова, Г.И. Рааб, Р.З. Валиев // Физика и техника высоких давлений. - 2004. - Т. 14. - № 4. - С. 19-24.

88. Tougher Ultrafine-Grain Cu via High-Angle Grain Boundaries and Low Dislocation Density / Y.H. Zhao, J.F. Bingert, Y.T. Zhu et al. // Appl. Phys. Lett. -2008. - Vol. 92. - 081903.

89. Enhanced strength and ductility of ultra-fine grained Ti processed by severe plastic deformation / I.P. Semenova, G.H. Salimgareeva, G.D. Costa et al. // Advanced Engeneering Materials. - 2010. - Vol. 12. - P. 803-807.

90. Influence of annealing on ductility of ultrafine-grained titanium processed by equal-channel angular pressing-Conform and drawing / A.V. Polyakov, I.P. Semenova, R.Z. Valiev et al. // MRS Commun. - 2013. - Vol. 3. - P. 249-253.

91. Valiev, R.Z. The effect of annealing on tensile deformation behavior of nanostructured SPD titanium / R.Z. Valiev, A.V. Sergueeva, A.K. Mukherjee // Scr. Mater. - 2003. - Vol. 49. - P. 669-674.

92. Vinogradov, A.Yu. Fatigue of Nanocrystalline Materials, in: Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology / A.Yu. Vinogradov, S.R. Agnew. - New York: Marcel-Dekker. - 2004. - P. 2269-2288.

93. Dieter, G.E. Mechanical metallurgy / G.E. Dieter, D. Bacon. - New York: McGraw-Hill. -1986. - 766 p.

94. A Two-step SPD processing of ultrafine-grained titanium / V.V. Stolyarov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe et al. // Nanostructured Materials. - 1999. - Vol. 11. - P. 947-954.

95. Evolution of the structure of the VT6 alloy subjected to equal-channel angular pressing / I.P. Semenova, L.R. Saitova, R.K. Islamgaliev et al. // The Physics of Metals and Metallography. - 2005. - Vol. 100. - P. 66-72.

96. Ma, E. Eight routes to improve the tensile ductility of bulk nanostructured materials and alloys / E. Ma // JOM. - 2006. - Vol. 58. - P. 49-53.

97. Valiev, R.Z. Nanostructuring of metals by severe plastic deformation for advanced properties / R.Z. Valiev // Nature Materials. - 2004. - Vol. 3. - P. 511-516.

98. Huang, X. Hardening by annealing and softening by deformation in nanostructured metals / X. Huang, N. Hansen, N. Tsuji // Science. - 2006. - Vol. 312. -P. 249-251.

99. Dislocation activity and nano-void formation near crack tips in nanocrystalline Ni / D. Farkas, S. V. Petegem, P. M. Derlet, H. V. Swygenhoven // Acta Mater. - 2005. - Vol. 53. - P. 3115-3123.

100. Deformation of electrodeposited nanocrystalline nickel / K.S. Kumar, S. Suresh, M.F. Chisholm et al. // Acta Mater. - 2003. - Vol. 51. - P. 387-405.

101. Superplastic behavior of ulyrafine-grained a Ti-6Al-4V alloys / A.V. Sergueeva, V.V. Stolyarov, R.Z. Valiev, A.K. Mukherjee // Materials Science and Engineering A. - 2002. - Vol. 323. - P. 318-325.

102. Ultrafine processing of (TiB+TiC)/TC18 composites processed by ECAP via Bc route / L. Wang, X. Wang, L.Ch. Zhang, W. Lu // Materials Science and Engineering: A. - 2015. - Vol. 645. - P. 99-108.

103. Valiev, R. Z. Grain boundaries and mechanical properties of ultrafine-grained metals / R. Z. Valiev, M. Yu. Murashkin, I. P. Semenova // Metall. Mater. Trans. A. - 2010. - Vol. 41. - P. 816-822.

104. Impact Toughness of Ultrafine-Grained Interstitial-Free Steel / O. Saray, G. Purcek, I. Karaman, H. J. Maier // Metallurgical and Materials Transactions A. -

2012. - Vol. 43. - P. 4320-4330.

105. Strength and toughness tradeoffs for an ultrafine-grain size ferrite/cementite steel produced by warm-rolling and annealing / M. C. Zhao, X. F. Huang Jing, T. Y. Zeng et al. // Mater. Sci. Eng. A. - 2011. - Vol. 528. - P. 8157-8168.

106. Low temperature mechanical properties and failure peculiarities of the Ti-6Al-4V ELI ultra-fine grained alloy / E.D. Tabachnikova, A.V. Podolskiy, V.Z. Bengus et al. // Rev. Adv. Mater. Sci. - 2008. - Vol. 18. - P. 604-607.

107. Service properties of ultrafinegrained Ti-6Al-4V alloy at elevated temperature / I.P. Semenova, G.I. Raab, E.R. Golubovskiy, R.R. Valiev // J. Mater. Sci.

- 2013. - Vol. 48. - P. 4806-4812.

108. Dominique, F. Mechanical Behaviour of Materials. Volume II: Fracture Mechanics and Damage / F. Dominique, P. André, Z. André // Netherlands: Springer. -

2013. - P. 265-268.

109. Fatigue behavior of ultrafine-grained Ti-6Al-4V 'ELI' alloy for medical applications / L.R. Saitova, H.W. Hoeppel, M. Goeken et al. // Mater. Sci. Eng. A. -2009. - Vol. 503. - P. 145-147.

110. Fracture toughness at cryogenic temperatures of ultrafine-grained Ti-6Al-4V alloy processed by ECAP / I. P. Semenova, J. M. Modina, A. V. Polyakov et al. // Materials Science and Engineering A. - 2018. - Vol. 716. - P. 260-267.

111. Hohenwarter, A. Fracture of ECAP-deformed iron and the role of extrinsic toughening mechanisms / A. Hohenwarter, R. Pippan // Acta Mater. - 2013. - Vol. 61.

- P. 2973-2983.

112. Kumar, P. Review: Overcoming the paradox of strength and ductility in ultrafine-grained materials at low temperatures / P. Kumar, M. Kawasaki, T.G. Langdon // J. Mater. Sci. - 2016. -Vol. 51. - P. 7-18.

113. Effects of ß treatments on microstructures and mechanical properties of TC4-DT titanium alloy / X. Peng, H. Guo, T. Wang, Z. Yao // Mater. Sci. Eng. A. -2012. - Vol. 533. - P. 55-63.

114. Dursun, T. Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys / T. Dursun, C. Soutis // Mater. Des. - 2014. - Vol. 56. - P. 862-871.

115. Estrin, Y. Fatigue behavior of light alloys with ultrafine grain structure produced by severe plastic deformation: An overview / Y. Estrin, A. Vinogradov // Fatigue. - 2010. - Vol. 32. - P. 898-907.

116. Peculiarities of microstructure and mechanical behavior of VT8M-1 alloy processed by rotary swaging / I. M. Modina, A. V. Polyakov, G. S. Dyakonov et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. - Vol. 461. - Is. 1. - 012056.

117. Mechanical behavior and impact toughness of the ultrafine-grained VT8M-1 alloy / Iu. M. Modina, V. V. Polyakova, G. S. Dyakonov et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 672. - Is. 1. - 012044.

118. Mechanical behavior at elevated temperatures of the ultrafine-grained titanium alloy VT8M-1 processed by rotary swaging / A. G. Stotskiy, T. V. Yakovleva, Yu. M. Modina et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2019. - Vol. 672. - Is. 1. - 012060.

119. Enhanced fatigue properties of Ti-6Al-4V alloy turbine blades via formation of ultra-fine grained structure and ion implantation of surface / I. P. Semenova, M. K. Smyslova, Yu. M. Modina et al. // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 2017. - Vol. 194. - 012035.

120. Surface electrolytic-plasma polishing of Ti-6Al-4V alloy with ultrafine-grained structure produced by severe plastic deformation / M. K. Smyslova, D. R. Tamindarov, N. V. Plotnikov, I. M. Modina et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2018. -Vol. 461. - Is. 1. - 012079.

121. Enhanced strength and scratch resistance of ultra-fine grained Ti64 alloy with (Ti+V)N / I. P. Semenova, R. R. Valiev, K. S. Selivanov, Yu. M. Modina et al. // Review of Advanced Materials Science. - 2017. - Vol. 48. - P. 62-70.

122. Enhanced Creep Resistance of an Ultrafine-Grained Ti-6Al-4V Alloy with Modified Surface by Ion Implantation and (Ti+V)N Coating / I. P. Semenova, K. S. Selivanov, R. R. Valiev, I. M. Modina et al. // Advanced Engineering Materials. -2020. - 1901219

123. Effect of Cold Rotary-Swaging Deformation on Microstructure and Tensile Properties of TB9 Titanium Alloy / D. Ren, H. Su, H. Zhang et al. // Acta Metal. Sinica. - 2019. - Vol. 55. - P. 480-488.

124. Прочность и механизм статического разрушения титанового сплава ВТ8М-1 с ультрамелкозернистой структурой, полученной путем ротационной ковки / Г.В. Клевцов, Р.З. Валиев, И.П. Семенова и др. // Перспективные материалы и технологии под общ. ред. В.В. Рубаника. - Витебск: Витебский государственный технологический университет. - 2019. - с. 47-49.

125. Semiatin, L ASM Handbook: Metalworking: Bulk Forming, 14A / L. Semiatin. - Ohio: ASM International, 2005. - P. 119.

126. Wanga, T. A microstructure with improved thermal stability and creep resistance in a novel near-alpha titanium alloy / T. Wanga, B. Lia, Z. Wanga, Z. Niea // Materials Science and Engineering A. - 2018. -Vol. 731. - P. 12-20.

127. Валиев, Р.Р. Усталостная прочность и особенности разрушения ультрамелкозернистого титанового сплава ВТ6 / Р.Р. Валиев, Ю.М. Модина, А.В. Поляков, И.П. Семенова, В.С. Жернаков // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2016. - Т. 20. - №. 2 (72).

128. Valiev, R.R. Enhanced strength and ductility of an ultrafine-grained Ti alloy processed by HPT / R.R. Valiev, I.V. Lomakin, A.G. Stotskiy, Yu.M. Modina, P.G. Shafranov, F.A. Gadzhiev // Defect and Diffusion Forum. - 2018. - V. 385. - P. 331-336.

129. Valiev, R.R. Architecture and Increased Adhesive Strength of Vacuum-Plasma Coating on Ultrafine-Grained Titanium Alloy / R.R. Valiev, K.S. Selivanov, I.M. Modina, Y.M. Dyblenko, I.P. Semenova, R.Z. Valiev // Advanced Engineering Materials. - 2020. - 2000121.

Приложение А

Приложение Б