Влияние редкоземельных элементов и параметров термомеханической обработки на структуру, фазовый состав и механические свойства листовых полуфабрикатов из высокопрочного псевдо-β титанового сплава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.01, кандидат наук Ширяев Андрей Александрович

• Ширяев Андрей Александрович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Ширяев Андрей Александрович

Введение

Глава I. Состояние вопроса

1.1 Современные тенденции в области создания высокопрочных титановых сплавов

1.1.1 Традиционные подходы по легированию псевдо-Р титановых

сплавов

1.2 Фазовые превращения в высоколегированных псевдо-Р титановых сплавах

1.3 Технология обработки псевдо-Р титановых сплавов

1.4 Взаимосвязь структурно-фазового состава и механических свойств с технологическими параметрами термической обработки псевдо-Р титановых сплавов

1.5 Легирование титановых сплавов микродобавками редких и редкоземельных элементов

1.6 Заключение по литературному обзору и постановка задач исследования

Глава II. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы исследования

Глава III. Исследование влияния легирования РЗЭ на структурно-фазовый

состав, механические и технологические свойства и выбор химического состава псевдо-Р титанового сплава

ВТ47

Выводы по главе III

Глава IV. Исследование влияния технологических параметров изготовления листовых полуфабрикатов на однородность химического состава, уровень механических свойств и структурные характеристики

псевдо-Р титанового сплава ВТ47

4.1. Влияние технологических параметров выплавки слитков псевдо-Р титанового сплава ВТ47 на характер распределения легирующих элементов по сечению слитка

4.2. Разработка технологии выплавки слитков псевдо-Р титанового сплава ВТ47

4.3. Разработка технологии изготовления листовых полуфабрикатов из псевдо-Р титанового сплава ВТ47

4.3.1. Определение допустимой степени деформации и установление влияния температуры горячей деформации на структуру слитков псевдо-Р титанового сплава ВТ47

4.3.2. Исследование влияния технологических параметров межоперационной термической обработки на микроструктуру и процессы роста Р-зерна образцов из псевдо-Р титанового сплава

ВТ47

Выводы по главе IV

Глава V. Исследование влияния режимов термической обработки листовых полуфабрикатов на структурно-фазовый состав, механические и технологические свойства сплава ВТ47

5.1. Исследование структурно-фазового состава листовых полуфабрикатов из сплава ВТ47 после различных режимов старения

5.2. Исследование влияния технологических параметров термической обработки на уровень прочностных свойств и технологичности (штампуемости) сплава ВТ47

5.3. Исследование механических, физических, технологических свойств и структуры образцов опытно-промышленной партии листовых полуфабрикатов из псевдо-Р титанового сплава ВТ47, изготовленной в условиях ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА». 152 Выводы по главе V

Основные выводы по работе

Приложение

Список литературы

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

РЗЭ - редкоземельные элементы

ГТД - газотурбинный двигатель

ОСТ - отраслевой стандарт

ТИ - технологическая инструкция

ТУ - технические условия

ТМО - термомеханическая обработка

НТМО - низкотемпературная термомеханическая обработка

ОМ - оптическая микроскопия

РЭМ - растровая электронная микроскопия

ОЦК - объемно-центрированная кубическая (решетка)

МИ - методика измерений

ММ - методический материал

МР - методическая рекомендация

ПИ - производственная инструкция

[ЛЦ^ - алюминиевый эквивалент

[Mo]eq - молибденовый эквивалент

стВ - предел прочности при растяжении при температуре испытания ^ °С ст0,2 - предел текучести при температуре испытания ^ °С 8 - относительное удлинение ^ - относительное сужение

стТ - длительная прочность на базе т часов при температуре испытания ^ °С

РСФА - рентгеноструктурный фазовый анализ

РСМА (МРСА) - рентгеноспектральный микроанализ

ЭДС - энергодисперсионная спектрометрия

ТКЛР - температурный коэффициент линейного расширения

ВВЕДЕНИЕ

В связи с повышением требований к экономической эффективности эксплуатации самолетов изменяются требования к их ресурсу, массе конструкции и стоимости производства. Что способствует широкому использованию в конструкции планера материалов нового поколения, в том числе композитных материалов на основе углепластиков, для которых характерно контактное взаимодействие с различными сплавами и, прежде всего, с алюминиевыми. Возникшая проблема может быть решена за счет применения в качестве переходного слоя титановых сплавов.

Ожидается, что применение титановых сплавов и впредь будет возрастать не только в конструкциях сверхзвуковых самолетов, но и в самолетах гражданской авиации.

Однако высокая стоимость титановых сплавов является одним из основных сдерживающих факторов их более широкого применения. Поскольку стоимость полуфабрикатов из титановых сплавов определяется стоимостью исходных сырья и технологии производства, то реальное снижение стоимости деталей возможно при комбинировании принципов рационального легирования и повышения технологичности обработки новых сплавов.

В связи с тем, что значительный объем деталей планера изготавливается с применением листовой штамповки, возникает необходимость в применении титановых сплавов, обладающих целым комплексом характеристик, наиболее важной из которых является способностью к деформации (в частности путем листовой штамповки) в холодном состоянии. Также немаловажен комплекс механических и эксплуатационных свойств: высокий уровень прочности и жесткости в конечном изделии, высокая коррозионная стойкость, необходимый уровень показателей длительной прочности, характеристик работоспособности и предельной рабочей температуры.

Таким образом, наибольший интерес среди высокотехнологичных листовых титановых сплавов для практического применения в качестве высокопрочных конструкционных материалов представляют экономно легированные псевдо-Р-сплавы с термически нестабильной Р-фазой [1, 2]. Сплавы данной группы могут быть упрочнены путем проведения термической обработки до уровня прочностных характеристик, соответствующих значениям многих высокопрочных (а+Р)-сплавов.

Промышленные высокотехнологичные малолегированные титановые сплавы на основе а-фазы не отвечают в полной мере всем вышеперечисленным требованиям, а практическое применение существующих в настоящее время высоколегированных сплавов осложнено по ряду технико-экономических причин.

Благодаря высокой технологической пластичности в закаленном состоянии и способности к «самозакаливанию» псевдо-Р сплавы представляются одними из наиболее перспективных материалов для изготовления сложнопрофильных листовых штампосварных, паяных и сотовых конструкций, а также высокопрочной проволоки.

Поэтому задача создания новых усовершенствованных псевдо-Р титановых сплавов с применением принципов комплексного легирования остается актуальной.

Научная новизна

1. Построены «С-образные» кривые твердости сплава ВТ47, легированного иттрием, после старения в температурном интервале от Тпп-370 до Тпп-70 °С и времени выдержки от 10 минут до 130 часов. Установлено, что сплав наиболее эффективно упрочняется в интервале температур Тпп-270 ^ Тпп-220 °С (при выдержке до 16 часов), а максимальные показатели твердости (>45) могут быть достигнуты длительным старением (64-128 ч) при температуре Тпп-320°С.

2. Установлены морфология и температурно-временные границы образования частиц а-фазы, выделяющейся в процессе старения. Вблизи Тпп в (а+Р)-области частицы вторичной а-фазы выделяются по границам зерен в виде пластин или отдельных глобулей, образуя т.н. «оторочку». При снижении температуры старения морфология частиц а-фазы становится преимущественно внутризеренной мелкопластинчатой. При температурах < Тпп-320 °С наблюдается существенное замедление кинетики зарождения и роста частиц вторичной а-фазы.

3. Определены условия образования зон, свободных от выделений вторичной а-фазы, в листах из сплава ВТ47, легированного иттрием, при проведении упрочняющей термической обработки. Установлено, что для температур старения в интервале Тпп-215 ^ Тпп-190 °С характерно образование зон, полностью свободных от выделений, и практически не оказывающих негативного влияния на пластичность. Зоны, обедненные выделениями, (температура образования Тпп-240 ^ Тпп-215 °С) приводят к существенному падению пластичности.

Практическая значимость

1. Разработан и защищен патентом RU 2569285 [3] химический состав высокопрочного псевдо-Р титанового сплава марки ВТ47, легированного РЗЭ, который обеспечивает высокий уровень технологической пластичности (листовой штампуемости) в закаленном состоянии (Квыт = 2,0) и прочностных характеристик после проведения упрочняющей термической обработки (ав = 1210-1270 МПа при 85 = 12,0-15,5 %).

2. Исследовано влияние РЭ и РЗЭ Gd, Sc) на механические и технологические свойства высокопрочного псевдо-Р титанового сплава. Показано, что легирование иттрием по сравнению с гадолинием и комплексным легированием Gd, Ru и Sc) в наибольшей степени способствует получению высокого уровня характеристик листовой штампуемости (Квыт до 2,15), пластичности (8 до 21 % после закалки и до 17 % после УТО) и ударной вязкости (до 43,9 Дж/см ) при сохранении прочностных характеристик на приемлемом уровне (стВ > 1000 МПа).

3. Установлена взаимосвязь содержания иттрия (в исследованных концентрациях) с уровнем механических и технологических (листовой штампуемости) свойств псевдо-Р титанового сплава ВТ47. Показано, что введение иттрия в сплав в количестве 0,05-0,12 масс. % позволяет повысить характеристики листовой штампуемости (Квыт с 1,95 до 2,15), пластичности (до 2,5 %) и ударной вязкости (на -10 Дж/см2).

4. Разработана комплексная технология изготовления слитков и листов из высокопрочного псевдо-Р титанового сплава, легированного РЗЭ, марки ВТ47 и выпущены технологические инструкции «Выплавка слитков высокопрочного псевдо-Р титанового сплава», «Изготовление листовых полуфабрикатов из высокопрочного псевдо-Р титанового сплава» и «Термическая обработка листовых полуфабрикатов из высокопрочного псевдо-Р титанового сплава», а также технические условия на поставку слитков и листов. Технология опробована в производстве ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА».

5. Проведены всесторонние исследования свойств высокопрочного псевдо-Р титанового сплава марки ВТ47, легированного иттрием. Выпущен паспорт №1947 на сплав марки ВТ47.

Положения, выносимые на защиту:

1. Структура, фазовый состав, механические свойства и технологичность (листовая штампуемость) экспериментальных композиций высокопрочного псевдо-Р титанового сплава, легированного РЭ и РЗЭ Gd, Sc).

2. Состав высокопрочного псевдо-Р титанового сплава марки ВТ47, легированного иттрием (У): Т - 2,7 Al - 2 Mo - 10 V - 4 & - 1,2 Fe - 1,2 Sn - 1 Zr - 0,06 Y (масс. %).

3. Зависимость морфологии структурных составляющих, зон, свободных от выделений вторичной а-фазы, в сплаве ВТ47 от технологических параметров термической обработки.

4. Зависимость характера изменения механических свойств (включая твердость HRC) сплава ВТ47 от технологических параметров деформационной и термической обработок.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние редкоземельных элементов и параметров термомеханической обработки на структуру, фазовый состав и механические свойства листовых полуфабрикатов из высокопрочного псевдо-β титанового сплава»

Апробация работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. Доклад «Принципы создания Р-титановых сплавов с использованием экономного легирования» на международной конференции «Ть2010 в СНГ» (г. Екатеринбург, Россия, 15-19 мая 2010 г.).

2. Доклад «Перспективы и возможности создания экономнолегированных бета-титановых сплавов» на международной конференции «Л-2013 в СНГ» (г. Донецк, Украина, 26-29 мая 2013 г.).

3. Доклад «Исследование влияния технологических параметров деформации на структуру и свойства листов из высокопрочного псевдо-Р титанового сплава ВТ47» на XIV международной конференции «Ть2016 в СНГ» (г. Санкт-Петербург, Россия, 2931 мая 2016 г.).

Достоверность полученных в работе результатов обеспечена большим объемом проведенных исследований с использованием современного высокоточного оборудования, применением взаимодополняющих методов исследований, а также апробацией результатов работы.

Личный вклад автора состоит в выполнении всех этапов диссертационного исследования: в формировании плана исследований; анализе научно-технической литературы и проведении патентного поиска; разработке экспериментальных композиций и выборе на основе анализа состава псевдо-Р титанового сплава,

легированного РЗЭ, оформлении заявок на изобретение; выборе технологических параметров и технологическом сопровождении выплавки слитков и деформационной обработки, проведении термической обработки; проведении металлографического анализа и исследования твердости; обработке и анализе полученного объема экспериментальных данных, включая подготовку научных статей и выступление с докладами на научных конференциях; разработке необходимой технологической документации.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 12 статей в журналах из перечня ВАК РФ, 1 статья в издании, индексируемом базами Web of Science и Scopus, 1 доклад в сборниках трудов конференций и 2 патента на изобретение.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 1.1. Современные тенденции в области создания высокопрочных

титановых сплавов

Как сказано выше, в данной работе необходимо решить несколько разнородных и противоречивых задач, связанных с проблемой создания технологичного сплава для широкого использования при производстве деталей планера по более дешевой технологии его переработки при одновременно высоком уровне прочностных и пластических свойств готового изделия. При этом сплавы должны обеспечить существенное снижение затрат на производство продукции за счет высокого уровня технологической пластичности в одном структурно-фазовом состоянии и допускать возможность существенного повышения его эксплуатационных свойств за счет использования оптимальной термообработки готового изделия.

Среди известных титановых сплавов холодной пластической деформации подвергаются все низко легированные сплавы, такие как ВТ1 -00, ВТ1-0, ОТ4-0, ОТ4-1, АТ2 и их аналоги (ств = 300-750 МПа, 5 > 20-30 %).

Среднепрочные титановые сплавы, такие как ОТ4, АТ3 и др. (ств = 700-900 МПа, 5 > 12-15 %) могут подвергаться холодной штамповке лишь ограниченно.

Более легированные титановые сплавы, как жаропрочные, так и конструкционные (от ВТ5-1 (а-сплавы) до ВТ22 (а+в сплавы)), обладающие пределом прочности в интервале от 800 до 1300 МПа и 5 - 6-12 % практически не подвергаются холодной штамповке в связи с их низкой технологической пластичностью [4]. Кроме этого, совершенно очевидно, что сплавы а- или (а+в)-классов не могут обеспечить требуемого комплекса свойств. К сожалению, созданные на данный момент времени современные псевдо-в-сплавы не только дороги, но также относятся к категории труднодеформируемых.

Тем не менее, можно предположить, что псевдо-в-сплавы могут обладать необходимым комплексом свойств. Основой для подобного предположения являются нижеприведенные предпосылки.

Обработанные на твердый раствор, псевдо-в-сплавы, при условии минимально необходимого содержания нежелательных примесей, по сравнению с а- или а+в-сплавами, имеющими равный предел текучести, обладают значительно более высокой

пластичностью, вязкостью (таблица 1.1.1), а также большей деформационной способностью при таких видах нагрузки, как сжатие, кручение, срез, изгиб, статическое вдавливание. В то же время, их прочностные характеристики (при сохранении удовлетворительной пластичности) могут быть существенно повышены за счет старения, приводящего к распаду Р-твердого раствора и выделению упрочняющих фаз.

Таблица 1.1.1. Механические свойства а-, а+Р- и псевдо-Р-сплавов с пределом текучести 800900 МПа [5]._

Тип сплава Относительное удлинение 5, % Относительное сужение V, % Ударная вязкость аН, МДж/м2 Прогиб при испытании пластины на статическое вдавливание (проба Эриксона) Г, мм Крит. диаметр оправки при испытании широкой пробы на изгиб, выраженный величиной, кратной толщине пробы г

а 10 -15* 3 - 8 30 - 40 20 - 30 0,3 - 0,54 0 - 6,0 8 - 10

а+Р 12 -18 6 -14 35 - 50 10 - 25 0,4 - 0,9 6 - 9 6 - 8

псевдо- Р 13 - 15 52 - 68 1,5 - 2,0 19 - 22 (разрушения нет) 3,0 - 3,5

* В числителе указаны свойства сплавов в мелкозернистом состоянии, а в

знаменателе - в крупнозернистом.

Характерной особенностью псевдо-Р-сплавов, обработанных на твердый раствор, является малый разрыв между значениями предела прочности и предела текучести и весьма низкое значение равномерного удлинения [6]. Как следует из рисунка 1.1.1, в отличие от а-сплавов у псевдо-Р-сплавов существует широкая зона сосредоточенной деформации по длине образца и даже после образования шейки при дальнейшем увеличении нагрузки деформация протекает не только в шейке, но и в соседних областях, что предопределяет получение высоких характеристик пластичности.

Попытки создания высокопрочного и одновременно высокотехнологичного титанового сплава (например, для холодной листовой штамповки) предпринимаются уже давно. За рубежом одним из первых образцов подобного сплава следует считать сплав Б-120УСЛ (Т1-3Л1-15У-11Сг), созданный в США в 80хгг, а в России сплавы ТС6 (Т1-3Л1-6У-5Мо-11Сг) и ВТ15 (Т1-3Л1-7Мо-11Сг). Эти сплавы имеют коэффициент

стабилизации Р-фазы (Кр), равный примерно 2,4 и являются высоколегированными Р-сплавами.

Всесторонние исследования этих и других сплавов, содержащих большое количество таких Р-эвтектоидных элементов, как Сг и Бе, выявили их существенные недостатки.

Рисунок 1.1.1. Истинные и условные диаграммы растяжения для а-сплава с о0,2 = 750 МПа

( • - • ) и Р-сплава с 00,2 = 800 МПа ( О - О ) [5].

Во-первых, стабильность Р-фазы оказалась сильно зависящей от содержания легирующих элементов и примесей.

Во-вторых, длительные выдержки при температуре 200-250°С и напряжении, близком к пределу пропорциональности, приводили к резкому охрупчиванию сплава, что было связано с началом эвтектоидного распада, сопровождающегося выделением в структуре этих сплавов интерметаллидов TiCr2, поскольку все эти три сплава имеют высокое содержание хрома.

В-третьих, эвтектоидный распад обуславливает охрупчивание сварного шва этих сплавов после старения.

В-четвертых, длительная работа деталей из сплавов этого типа возможна только при температурах до 150 °С.

В-пятых, при нагреве под деформацию на многих сплавах этой группы, особенно сплавах, богатых хромом, образуется большое количество рыхлой окалины, что требует дополнительных усилий по ее удалению при каждом последующем переделе.

В силу этого, перечисленные выше сплавы не нашли широкого применения и попытки создать нужный сплав продолжаются.

Как и все металлы с ОЦК-решеткой, псевдо-Р-сплавы чрезвычайно чувствительны к воздействию примесей внедрения: О, С, N. Даже небольшое увеличение содержания этих примесей, вполне допустимое для а- или а+Р-сплавов, может привести к резкому снижению ударной вязкости, пластичности, термической стабильности сплава. Это хорошо проиллюстрировано на Р-сплаве типа В-120VCA (таблица 1.1.2).

Таблица 1.1.2. Механические свойства Р-сплава типа B-120VCA, изготовленного с использованием различных шихтовых материалов [5].

Шихтовые материалы Механические свойства после отжига при 900°С с последующим охлаждением

В воде :1а воздухе

ОБ 00,2 5 ¥ ан, МДж/м2 об 00,2 5 ¥ ан, МДж/м2

МП Па % МП Па %

Губка ТГ-100, хром -рафинированный, ванадий электролитический 903 887 21,4 62,2 2,43 873 863 24,6 62,2 2,37

Губка ТГ-110, хром марки Х0, ванадиевая лигатура 74,2 V -25,5 ^ 932 920 13,2 48,4 0,52 944 938 15,0 35,9 0,4

Из таблицы видно, что увеличение содержания примесей внедрения в сплаве, вносимых с шихтовыми материалами, вызывая незначительное повышение прочности, приводит к снижению величины относительного удлинения и относительного сужения в 1,5 раза, а величины ударной вязкости почти в 5 раз. Кроме того, в сплаве, выплавленном на шихтовых материалах повышенной чистоты, Р-фаза может быть зафиксирована не только при закалке в воду, но и при охлаждении на воздухе, тогда как в сплаве, изготовленном с применением обычных шихтовых материалов, при охлаждении на воздухе обязательно происходит частичный распад Р-фазы. Вследствие вышесказанного результаты упрочнения при старении оказываются весьма нестабильными, поэтому при выплавке псевдо-Р-сплавов следует в большей степени

контролировать и регламентировать содержание примесей внедрения и использовать соответствующие по чистоте шихтовые материалы [7].

В частности, повышение чистоты исходного губчатого титана (применение ТГ-90 взамен ТГ-100 и ТГ-110) позволяет не только улучшить качество существующих псевдо-Р-сплавов, но и обеспечить возможность создания новых сплавов, обладающих наряду с высокой прочностью хорошими пластическими свойствами.

Согласно проведенному анализу научно-технической литературы за последние 2535 лет в мире создано более 30 экспериментальных и опытных составов псевдо-Р титановых сплавов. Большинство из них не прошло полного комплекса исследований и не нашло практического применения в промышленности.

Тем не менее, ограниченный перечень псевдо-Р титановых сплавов постепенно находят свою нишу потребления благодаря комплексу характерных для них преимуществ:

- высокая технологичность в закаленном состоянии (возможно проведение некоторых операций обработки давлением при комнатной температуре);

- большая в сравнении с (а+Р)-сплавами глубина прокаливаемости и эффект «самозакаливания» в вакуумных и аргоно-вакуумных печах;

- большой эффект термического упрочнения при проведении упрочняющей термической обработки;

- высокая вязкость разрушения при значительных прочностных характеристиках и высоком сопротивлении усталости;

- удовлетворительная свариваемость;

- малая склонность к водородной хрупкости;

Одно из самых важных с практической точки зрения преимуществ псевдо-Р титановых сплавов - это возможность эффективно управлять комплексом их свойств в широких пределах посредством термической обработки. При этом существует возможность варьировать уровнем не только прочностных характеристик (ав, а02), но и модуля упругости (Е) в широком интервале значений. Для большинства псевдо-Р титановых сплавов в закаленном состоянии модуль упругости составляет порядка 83 ГПа, а после старения его значения возрастают до ~ 103-110 ГПа [8].

Отечественные и зарубежные титановые сплавы псевдо-^-класса применяются или рекомендуются к применению в следующих отраслях промышленности:

- авиационная и космическая отрасли (детали планера и внутреннего силового набора изделий авиационного и космического назначения, работающих при температурах до 300-350°С) [1];

- химическая промышленность, нефте- и газодобывающие отрасли, так называемые изделия «оффшорной» техники: трубопроводные системы высокого давления, скважинные трубы и вспомогательное оборудование [9];

- автомобильная промышленность: крепеж, пружины клапанов, пружины шасси [10, 11, 12].

Опыт практического использования псевдо-Р сплавов в конструкции летательных аппаратов начался с 1950-х годов, когда сплав B120VCA был применен для производства самолета Lockheed SR-71 Blackbird. Вплоть до 80-х годов XX века существенного расширения области практического применения сплавов данной группы практически не происходило. Серьезным достижением стало использование сплавов Ti-15-3-3-3, Beta C и P-21S в конструкции гражданского самолета Boeing 777 в 90-х [1].

В дальнейшем за рубежом доля использования псевдо-Р титановых сплавов в

и т-ч и

авиационно-космической промышленности постепенно росла. В отечественной промышленности, в отличие от зарубежной, высоколегированные титановые псевдо-Р сплавы до настоящего момента практически не использовались.

В таблице 1.1.3 приведены обобщенные сведения о применении отечественных и зарубежных псевдо-Р титановых сплавов в промышленности.

Относительно небольшое число применяемых в промышленности псевдо-Р сплавов обусловлено их следующими недостатками:

- относительно высокая плотность;

- невысокие жаропрочность и термическая стабильность при температурах выше 350°С;

- при выплавке слитков возможно образование ликвационных зон, а при изготовлении полуфабрикатов, возможно образование зон с химической и структурной неоднородностью;

- относительно высокая стоимость полуфабрикатов;

- значение модуля упругости в термически упрочненном состоянии не превышает 120-125 ГПа.

Таблица 1.1.3. Использование отечественных и зарубежных псевдо-Р титановых сплавов в промышленности [1, 8, 10, 13, 14, 15, 16]

Марка сплава Химически й состав, масс. % Моэкв, масс. % Область применения Коммерческое использование Изготавливаемые полуфабрикаты

DAT 51 22V-4Al 14,7 Ограниченно Прутки, проволока, плиты

Ti-15-3-3-3 ^-3Сг-3А1^п 14,8 Авиастроение Да листы, лента, плиты, фольга, трубы, поковки, фасонные отливки, сварные трубы

P-21S 15Мо-2,7ЯЪ-3Л1-0^1 15,9 Авиастроение, химическая и нефтеперерабатывающая промышленность Да листы, лента, фольга, плиты, прутки, сутунки

Beta C 3А1^-6Сг-4Мо-42г 18,9 Авиастроение, нефте- и газодобывающие отрасли, изделия «оффшорной» техники (буровое оборудование), автомобили Ограниченно Прутки, проволока, плиты, листы, поковки, фольга

LCB 6,8Мо-4,5Бе-1,5А1 19,9 Автомобильная промышленность Да Прутки, проволока

13-11-3, B120VCA ^-11Сг-3А1 26,3 Авиастроение Очень ограниченно Биллеты, прутки, плиты, листы, проволока

ВТ35 ^-3Сг-3А1^п-12г-1Мо 16,7 Авиастроение На стадии внедрения в промышленность Листы, прутки, проволока, лента/фольга

ВТ32 Т1^-8Мо-1,2Сг-1,2Бе-3А1 18,7 Авиастроение Листы, лента/фольга

Некоторые из вышеперечисленных недостатков могут быть в той или иной степени устранены посредством выбора оптимального сочетания и количества легирующих элементов сплава, разработки и оптимизации технологий выплавки слитков, изготовления и термической обработки деформированных полуфабрикатов.

В силу сказанного задача разработки сплава, обладающего необходимым уровнем технологической пластичности и при этом, способного к термическому упрочнению для

получения высокого уровня эксплуатационных свойств и высокой весовой эффективности, остается актуальной.

1.1.1 Традиционные подходы по легированию псевдо-Р титановых сплавов

Псевдо-в-сплавы относятся к наиболее легированным гетерофазным титановым сплавам: содержание только Р-стабилизаторов в них достигает 15 - 20 масс.%. Структура после отжига (закалки) с температуры выше Тпп остается однофазной, состоящей из зерен первичного Р-твердого раствора, как правило полиэдрической формы. После отжига при температурах ниже температуры полиморфного превращения структура сплавов данного типа представлена преимущественно Р-фазой с небольшим количеством (до 5-30 об.%) а-фазы. Многие псевдо-Р титановые сплавы имеют большой эффект термического упрочнения. В зарубежной литературе псевдо-Р-сплавы называют метастабильными Р-сплавами (англ. metastable beta alloys) [10].

Р-фаза в подавляющем большинстве сплавов данной группы является механически стабильной и термодинамически нестабильной. Поэтому все титановые псевдо-Р-сплавы относятся к категории термически упрочняемых сплавов.

Псевдо-Р-сплавы хорошо обрабатываются давлением при температурах горячей деформации, а некоторые полуфабрикаты (листы, лента, проволока и т.д.) даже при комнатной температуре, поэтому преимущественно относятся к категории деформируемых сплавов. Известны также и литейные сплавы данного класса, например ВТ35Л.

Особенности легирования традиционных псевдо-Р-сплавов сводятся к следующим. Известно, что для фиксации метастабильной Р-фазы при комнатной температуре необходимо легировать титановый сплав одним или несколькими Р-стабилизирующими элементами в количестве, обеспечивающим значение электронной концентрации, равное 4,2 эл./г-атом. На практике среди всего перечня применяемых для титана легирующих элементов [17] для легирования псевдо-Р-сплавов обычно используют следующие. Среди изоморфных Р-стабилизаторов преимущественно применяют V и Mo [18], реже и в меньшем количестве Nb. В качестве эвтектоидных Р-стабилизаторов нашли свое применение Cr и Fe [19, 20], в отдельных случаях используют Si.

Широкое применение ванадия обусловлено тем, что он умеренно упрочняет Р-матрицу сплава и позволяет сохранить высокую пластичность сплава, к тому же он практически не склонен к ликвации при выплавке слитков [21]. Молибден является более сильным упрочнителем как а-, так и Р-твердых растворов. Совместное легирование молибденом и ванадием позволяет получить в псевдо-Р титановых сплавах хорошую комбинацию высокой пластичности и высокой прочности.

Легирование железом применяется реже, так как введение этого элемента больше определенного количества приводит к существенному усложнению технологического процесса выплавки слитков, а в ряде случаев и к резкому понижению пластичности сплава (вплоть до полного охрупчивания) на фоне повышения прочности.

Хрому, как эффективному и недорогому легирующему элементу, изначально уделялось повышенное внимание. Однако всесторонние исследования и накопленный опыт работы с титановыми сплавами, содержащими большое количество этого элемента, выявили их существенные недостатки [22], связанные с нестабильностью свойств в процессе металлургического производства и изготовления продукции [2]. Однако в виду того, что сплавы титана с хромом отличаются хорошим сочетанием прочности и пластичности, а одна из важнейших закономерностей в тройных системах «титан - изоморфные - эвтектоидные Р-стабилизаторы» заключается в том, что изоморфные Р-стабилизаторы оказывают тормозящее действие на скорость эвтектоидного распада, хром в несколько меньших количествах, а также в совокупности с молибденом и другими Р-изоморфными элементами и в настоящее время входит в состав многих титановых сплавов (в частности Beta C, ВТ19, Ti-17 и др.) [23, 24, 25, 26].

Nb и Ta иногда вводятся в титановые сплавы для повышения коррозионной устойчивости и для уменьшения скорости окисления полуфабрикатов во время технологических нагревов.

Для высоколегированных сплавов медицинского назначения (например, для применения в качестве материалов имплантатов и медицинского инструмента), обладающих высокой коррозионной стойкостью в агрессивных средах, биологической и механической совместимостью, легирование осуществляется преимущественно Ta, Nb, Mo и Zr. В качестве примера псевдо-Р-сплава медицинского назначения можно привести американский сплав TMZF (Ti- 12Mo-6Zr-2Fe).

Кроме ^-стабилизирующих элементов, в конструкционных псевдо-Р-сплавах данной группы может содержаться от 1,5 до 5 масс.% алюминия (чаще около 3%), что связано с его высокой упрочняющей способностью, обусловленной выраженным твердорастворным и стабилизирующим воздействием на малопластичную а-фазу [27]. Несмотря на то, что при концентрациях алюминия меньше 1 масс.% зачастую происходит образование крайне нежелательной ю-фазы, резко снижающей пластичность материала, существуют псевдо-Р титановые сплавы, в которых легирование алюминием не используется.

При легировании псевдо-Р-сплавов широко используются нейтральные упрочнители ^п и Zr) в количестве от 1 до 3...6 масс.% соответственно. Введение указанных элементов обосновано в качестве дополнительных мер, предотвращающих образование нежелательной ю-фазы. Кроме этого, они упрочняют а-фазу и позволяют добиться большего эффекта от старения. Ограничение максимального содержания обусловлено высокой плотностью данных элементов, в особенности олова.

Известно, что как и все металлы с ОЦК-решеткой, псевдо-Р титановые сплавы имеют высокую чувствительность к содержанию примесей внедрения (О, N С). На практике верхний предел по содержанию кислорода и азота для большинства сплавов данной группы составляет 0,12-0,15 и 0,05 масс.% соответственно. Выплавка слитков при использовании губчатого титана марок ТГ-90, ТГ-100, традиционно применяемых в титановой промышленности лигатур и технически чистых металлов, отвечающих требованиям по предельному содержанию примесей внедрения, не представляет проблемы.

Большинство применяемых в промышленности псевдо-Р-сплавов имеют коэффициент стабилизации Р-фазы (£р) - 1,4.1,9. Сплавы с указанным коэффициентом стабилизации характеризуются умеренными значениями плотности и, благодаря высокой эффективности упрочняющей термической обработки, конкурентным уровнем прочностных характеристик, практически не уступают по свойствам менее легированным (а+Р)-сплавам. При этом существует возможность получать высокопластичную Р-структуру путем закалки полуфабрикатов с охлаждением на воздухе, в среде аргона или в вакуумной печи.

Взаимное соотношение изоморфных и эвтектоидных Р-стабилизаторов (Си/Сэ), как правило, лежит в пределах от 3:1 до 1:1. Такой диапазон, как показано многолетними исследованиями, позволяет обеспечить необходимый комплекс свойств титановых сплавов псевдо-Р-класса: прочностных и пластических характеристик, показателей термической стабильности, свариваемости и других эксплуатационных свойств [28].

1.2. Фазовые превращения в высоколегированных псевдо-р титановых сплавах

Фазовые превращения при закалке высоколегированных титановых сплавов

Фазовый состав закаленных псевдо-Р-титановых сплавов имеет большое практическое значение и определяется равновесными диаграммами состояния и теми превращениями, которые может испытывать Р-фаза при закалке.

Как видно на рисунке 1.2.1 структура псевдо-Р титановых сплавов после закалки выше температуры Тпп представлена полностью Р-фазой или Р+ю. В зависимости от легирующих элементов, присутствующих в составе сплава, атермическая ю-фаза может образовываться при Ар не более ~1,6 преимущественно в системах легирования без алюминия.

Рисунок 1.2.1. Схемы диаграмм фазового состава закаленных сплавов титана с Р-изоморфными (а) и Р-эвтектоидными (б) стабилизаторами [29]

Термодинамическая стабильность Р-фазы повышается с увеличением степени легирования сплава Р-стабилизирующими элементами.

Фазовые превращения при старении (изотермической выдержке) высоколегированных титановых сплавов В общем виде схема превращения метастабильных в- и ю-фаз в различных сплавах на основе титана с переходными элементами при старении или изотермической выдержке может быть представлена схемой: Р^Р+ю^а+Р^а+Т1Х [10, 30].

В соответствии с общей для титановых сплавов классификацией диаграмм изотермических превращений на рисунке 1.2.2 приведены диаграммы VI-IX типов, соответствующие высоколегированным псевдо-Р- и Р-титановым сплавам.

—-

Рисунок 1.2.2. Схемы диаграмм изотермических превращений в высоколегированных титановых сплавах: линии 1 и 2 -начала и конца распада Р-фазы по схеме Р^а; 3 и 4 - начала и конца распада мартенсита; 5 и 6 - ограничивающие область существования ю-фазы; 7 и 8 - начала и конца распада Р-фазы по схеме Р^ан [29]

В высоколегированных титановых сплавах (С>С"'кр) изотермическое превращение Р-фазы при температурах ниже 1дз протекает по диффузионному механизму, а при более низких температурах возможно превращение по промежуточному механизму. На

диаграмме эти превращения могут быть описаны одной парой линий распада Р-фазы (VII, IX) или двумя парами линий начала и конца диффузионного и промежуточного превращений (VI, VIII). В зависимости от состава сплава возможна реализация изотермического Р—ю превращения (VII, VIII).

Наиболее полно происходящие в процессе изотермических выдержек диффузионное и промежуточное превращения можно изобразить с помощью схемы, приведенной на рисунке 1.2.3.

При низких температурах распада (область I) в условиях заторможенной диффузии и большого числа мест зарождения новой фазы частицы выделяются по промежуточному механизму. Они распределяются гомогенно и равномерно по объему зерен [31]. При этом тип выделяющихся частиц (ю или а) зависят от степени легирования, химического состава сплава и температурно-временных параметров термической обработки [32, 33, 34]. Повышение температуры изотермической выдержки приводит к гетерогенному механизму зарождения частиц а-фазы. При средней температуре изотермической выдержки зарождение новых частиц идет преимущественно по дислокациям и дефектам упаковки [35] (область II), а при температурах вблизи Тпп - на границах зерен и субзерен (область III) [36, 37]. В ряде случаев гетерогенному выделению частиц а-фазы может предшествовать расслоение Р-твердого раствора (Р—>Р+Р') (область IV) [38, 39].

Т

Рисунок 1.2.3. Схематическая диаграмма распада метастабильной Р-фазы в высоколегированных сплавах [29]

Зарождение частиц ю-фазы происходит в отличие от а-фазы преимущественно гомогенно [40]. Процесс зарождения а-фазы - многостадийный и осуществляется сдвиговым путем, а процесс роста - диффузионным. Отмечено, что расслоение Р-фазы тормозит гетерогенное зарождение пластин а-фазы и активизирует гомогенный механизм зарождения ю- и а-фаз.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ширяев Андрей Александрович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1) Boyer R.R., Briggs R.D. The Use of в Titanium Alloys in the Aerospace Industry // Journal of Materials Engineering and Performance. 2005. Vol. 14 (6). P. 681-685.

2) Моисеев В.Н. Бета-титановые сплавы и перспективы их развития // МиТОМ. 1998. №12. С. 11-14.

3) Высокопрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из высокопрочного сплава на основе титана: пат. 2569285 Россия; заявл. 29.12.2014; опубл. 26.10.2015.

4) Ночовная Н.А., Анташев В.Г., Ширяев А.А., Алексеев Е.Б. Исследование влияния режимов изотермического деформирования и термической обработки на структуру и механические свойства опытного жаропрочного Ti-сплава // Технология легких сплавов. 2012. № 4. С. 92-98.

5) Чечулин Б. Б., Ушаков С.С., Разуваева И.Н., Гольдфайн В.Н. Титановые сплавы в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1977 г. - 248 с.

6) Xiang L., Min X-H, Ji X, Emura S., Cheng C-Q, Tsuchiya K. Effect of pre-cold rolling-induced twins and subsequent precipitated ©-phase on mechanical properties in a P-Type Ti-Mo alloy // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2018. V.31. P. 604-614.

7) Ширяев А.А., Ночовная Н.А., Бурханова А.А., Анташев В.Г. Перспективы и возможности создания экономнолегированных бета-титановых сплавов // Международная конференция «Ti-2013 в СНГ». Сборник трудов. 2013. С. 14-18.

8) Nyakana S.L., Fanning J.C., Boyer R.R. Quick Reference Guide for P Titanium Alloys in the 00s // Journal of Materials Engineering and Performance. 2005. 14(6). P. 799-811.

9) Feng G.J., Rossi J.D., Gerusky M.T. Failure Analysis of Beta-C Titanium Alloy High-Pressure Vessels // Journal of Materials Engineering and Performance. 1994. V.3(1). P. 105109.

10) Titanium and titanium alloys. Fundamentals and applications / Ed. by Leyens C., Peters M. Wiley-VCH, Germany. 2003. 513 p.

11) Kosaka Y., Fox S.P., Faller K., Reichman S.H. Properties and processing of Timetal LCB // Journal of Materials Engineering and Performance. 2005. 14(6). P. 792-798.

12) Kiese J., Walz W., Skrotzki B. Influence of heat treatment and shot peening on fatigue behavior of suspension springs made of TIMETAL LCB // Proc. of 10th World Conference on Titanium "Ti-2003 Science and Technology". Wiley-VCH, Germany. 2004. Vol. 5. P. 3043-3050.

13) Ночовная Н.А., Ширяев А.А. Влияние режимов термической обработки на механические свойства и структуру экспериментальной композиции высокопрочного псевдо-р-титанового сплава // Труды ВИАМ. 2018. №6 Ст. 03. DOI: 10.18577/2307-60462018-0-6-22-29 (viam-works.ru).

14) Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: Справочник. М.: ВИЛС-МАТИ. 2009. 520 с.

15) Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него: пат. 2610657 Россия; заявл. 13.10.2015; опубл. 14.02.2017.

16) Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него: пат. 2614356 Россия; заявл. 13.04.2016; опубл. 24.03.2017.

17) Neal D.F. Alloy development // Proc. of 8th World Conference on Titanium «Titanium 95: Science and technology». The institute of materials. UK. 1996. P. 2195-2204.

18) Скворцова С.В., Грушин И.А., Володин А.В., Юдаев С.В., Нейман А.П. Сравнительный анализ деформируемости псевдо-P титановых сплавов при комнатной температуре // Титан. 2016. №3(53). С. 29- 34.

19) Markovskyi P.E., Ikeda M. Influence of alloying elements on the aging of economically alloyed metastable titanium beta-alloys // Material Science. 2013. V. 49. № 1. P. 85-92.

20) Markovsky P.E., Bondarchuk V.I. Influence of strain rate, microstructure and chemical and phase composition on mechanical behavior of different titanium alloys // Journal of Materials Engineering and Performance. 2017. V.26(7). P. 3431-3449.

21) Ширяев А.А., Анташев В.Г. Особенности разработки высокопрочного самозакаливающегося высокотехнологичного псевдо-р-титанового сплава // Авиационные материалы и технологии. 2014. № 4. С. 23-30. DOI: 10.18577/2071-91402014-0-4-23-30.

22) Ширяев А.А., Ночовная Н.А., Анташев В.Г., Алексеев Е.Б. Перспективы и особенности применения современных экономнолегированных высокопрочных титановых сплавов // Технология легких сплавов. 2013. №2. С. 29-35.

23) El^haikh Ali, Schmidt Peter, Christ Hans J. Study on Beneficial Effects of Duplex Aging on Microstructure Phenomena Determining the Fatigue life of the Metastable P-titanium Alloy Ti 38-644 / Proc. of 12th World Conference on Titanium "Ti-2011 Science and Technology". Beijing: Science press. 2012. Vol. 1. P. 745-749.

24) Aeby-Gautier Elisabeth, Denand Benoit, Teixeira Julien, Dehmas Moukrane, Appolaire Benoit, Settefrati Amico. Influence of Microstructure on tensile Properties of P-metastable Ti 17 Alloy // Proc. of 12th World Conference on Titanium "Ti-2011 Science and Technology". Beijing: Science press. 2012. Vol. 2. P. 1191-1195.

25) Хорев А.А. Сверхпрочный титановый сплав ВТ19 // Технология машиностроения. 2012. №6. С. 5 - 8.

26) Попов А.А., Илларионов А.Г., Оленева О.А. Структура и свойства сварных соединений из высоколегированного титанового сплава после термической обработки // Металловедение и термическая обработка металлов. 2010. №10(664). С. 23 -27.

27) Kolachev B.A., Egorova Yu.B., Belova S.B. Relation between the temperature of the a+p ^P transformation of commercial titanium alloys and their chemical composition // Metal Science and Heat Treatment. 2008. Vol. 50, № 7-8. P. 367-372.

28) Анташев В.Г., Ночовная Н.А., Ширяев А.А., Изотова А.Ю. Перспективы разработки новых титановых сплавов // «Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана», спец. выпуск «Перспективные конструкционные материалы и технологии», Серия «Машиностроение» - 2011. С. 60-67.

29) Лясоцкая В.С. Термическая обработка сварных соединений титановых сплавов. М.: Экомет. 2003. 352 с.

30) Azimzadeh S., Rack H.J. Phase Transformations In Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al // Metallurgical and materials transactions A. 1998. V.29A. P. 2455-2467;

31) Martin B., Samimi P., Collins P. Engineered, spatially varying isothermal holds: enabling combinatorial studies of temperature effects, as applied to metastable titanium alloy P-21S // Metallogr. Microstruct. Anal. 2017. №6. P. 216-220.

32) Terlinde G., Fischer G. Beta titanium alloys // Proc. of 8th World Conference on Titanium «Titanium 95: Science and technology». The institute of materials. UK. 1996. P. 2177-2194.

33) Zhanal P., Harcuba P., Hajek J., Smola B., Strasky J., Smilauerova J., Vesely J., Janecek M. Evolution of © phase during heating of metastable в titanium alloy Ti-15Mo // J. Mater. Sci. 2018. V. 53. P. 837-845.

34) Ivasishin O.M., Markovsky P.E., Matviychuk Yu.V., Semiatin S.L. Precipitation and recrystallization behavior of beta titanium alloys during continuous heat treatment // Metallurgical and materials transactions A. 2003. V.34A. P. 147-158.

35) Furuhara T. Role of defects on microstructure of beta titanium alloys // Metals and materials. 2000. V6. №3. P. 221-224.

36) Clement N., Lenain A., Jacques P.J. Mechanical property optimization via microstructural control of new metastable beta titanium alloys // JOM. 2007. V.1. P. 50-53.

37) Zhou Z., Fei Y., Lai M., Kou H., Chang H., Shang G., Zhu Z., Li J., Zhou L. Microstructure and mechanical properties of new metastable в type titanium alloy // Transactions of nonferrous metals society of China. 2010. V.20. P. 2253-2258.

38) Тетюхин В.В., Грибков Ю.А., Модер Н.И., Водолазский В.Ф. Исследование структурных и фазовых превращений в сплаве ВТ35 при изготовлении тонких листов // Титан. 1996. №1(9). С. 25 -29.

39) Chaudhuri K., Perepezko J.H. Microstructural Study of the Titanium Alloy Ti-15Mo-2.7Nb-3AI-0.2Si (Timetal 21S) // Metallurgical And Materials Transactions A. 1994. V.25A. P. 1109-1118.

40) Dehghan-Manshadi A., Dippenaar R.J. Development of a-phase morphologies during low temperature isothermal heat treatment of a Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr alloy // Material Science and Engineering: A. 2011. Vol. 528. P. 1833-1839.

41) Lin C., Liu Z., Zhao Y. Theoretical Research on Phase Transformations in Metastable p-Titanium Alloys // Metallurgical And Materials Transactions A. 2009. V.40A. P. 1049-1058.

42) Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. М.: Металлургия. 1978. 384 с.

43) Каблов Д.Е., Панин П.В., Ширяев А.А., Ночовная Н.А. Опыт использования вакуумно-дуговой печи ALD VAR L200 для выплавки слитков жаропрочных сплавов на основе алюминидов титана //Авиационные материалы и технологии. 2014. №2. С. 27-33.

44) Zhijun Yang, Hongchao Kou, Fengshou Zhang, Xiangyi Xue, Jinshan Li, Lian Zhou. The Effect of VAR Process Parameters on Beta Flecks Formation in Ti-10V-2Fe-3Al // Proceedings of the 12th World Conference on «Titanium Ti-2011 Science and Technology». Beijing. 2012. V 1. P. 601-604

45) Н.А. Ночовная, А.А. Ширяев, Д.А. Дзунович, П.В. Панин. Исследование химического состава крупногабаритного опытно-промышленного слитка из нового высоколегированного псевдо-в титанового сплава ВТ47 // Труды ВИАМ. 2018. №1 (61) (viam-works.ru), DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-1-6-6.

46) Братухин А.Г., Колачев Б.А., Садков В.В. и др. Технология производства титановых самолетных конструкций - М.: Машиностроение, 1995г. - 448 с.

47) Александров В.К., Аношкин Н.Ф. и др. Полуфабрикаты из титановых сплавов. М.: ОНТИ ВИЛС. 1996. 581 с.

48) Хорев А.И. Вопросы теории и практического применения термомеханической обработки титановых сплавов // Сб.статей Легирование и термическая обработка титановых сплавов. ОНТИ ВИАМ. 1977. Стр. 173-185.

49) Н.А. Ночовная, А.А. Ширяев. Опыт ФГУП «ВИАМ» по изготовлению полос из нового высокопрочного псевдо-ß титанового сплава ВТ47 // Труды ВИАМ. 2017. №9 (57) (viam-works.ru), DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-9-2-2.

50) Weiss I., Semiatin S.L. Thermomechanical processing of beta titanium alloys - an overview // Material Science and Engineering: A. 1998. Vol. 243. P. 46-65.

51) Ferrero J., Hutt A., Sweet S. Properties comparison for various beta and alpha-beta alloys // Proc. of 10th World Conference on Titanium "Ti-2003 Science and Technology". Wiley-VCH, Germany. 2004. Vol. 1. P. 385-392.

52) Ivasishin O.M., Markovsky P.E., Matviychuk Y.V., Semiatin S.L., Ward C.H., Fox S. A comparative study of the mechanical properties of high-strength ß-titanium alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2008. V.457. P. 296-309.

53) Ночовная Н.А., Ваганов В.Е., Панин П.В., Ширяев А.А., Бербенцев В.Д., Аборкин А.В. Исследование структуры титановой проволоки, полученной методом высокотемпературной газовой экструзии // Титан. 2015. №4. С. 44-50.

54) Furuhara T., Maki T., Makino T. Microstructure control by thermomechanical processing in ß-Ti-15-3 alloy // Journal of Materials Processing Technology. 2001. V.117. P. 318-323.

55) Du Z.X., Liu J.S., Jiang S.D., Xiao S.L., Kong F.T., Chen Y.Y. Strain rate dependence of microstructural evolution in ß titanium alloy during subtransus superplastic deformation // Journal of Alloys and Compounds. 2015. V.647. P. 1-5.

56) Зельдович В.И., Шорохов Е.В., Добаткин С.В. и др. Структура и механические свойства титана, подвергнутого высокоскоростному канально-угловому прессованию и деформации прокаткой // Физика металлов и металловедение. 2011. №4 (том 111). С. 439-447.

57) Xu W., Wu X., Calin M. и др. Formation of an ultrafine-grained structure during equal-channel angular pressing of a ß-titanium alloy with low phase stability // Scripta Materialia. 2009. №60. P. 1012-1015.

58) Хорев А.И. Термическая, термомеханическая обработка и текстурное упрочнение свариваемых титановых сплавов // Сварочное производство. 2012. №10. С. 11 - 20.

59) Boyer R.R., Rack H.J., Venkatesh V. The influence of thermomechanical processing on the smooth fatigue properties of Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn // Materials Science and Engineering A243. 1998. pp. 97-102

60) Бочвар А.А. Основы термической обработки сплавов. - М.: Металлургиздат, 1940, 296 с.

61) Michelle A., Scully G., Scully J. R. Part II. Metallurgical factors governing the H-assisted intergranular cracking of peak-aged Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (Beta-C) // Metallurgical and materials transactions A. 2000. V.31A. P. 81-92.

62) X. Huang, ,I. Cuddy, N. Goel, and N.L. Richards Effect of Heat Treatment on the Microstructure of a Metastable ß-Titanium Alloy // Journal of Materials Engineering and Performance. 1994. V.3(4). P. 560-566.

63) Jha S.K., Ravichandran K.S. High-cycle fatigue resistance in beta-titanium alloys // JOM. 2000. №3. P. 30-35.

64) Agarwal N., Bhattacharjee A., Ghosal P., Nandy T.K., Sagar P.K. Heat treatment, microstructure and mechanical properties of a metastable ß titanium alloy Timetal 21s // Trans. Indian Inst. Met. 2008. Vol. 61, №5. P. 419-425.

65) Gu K., Zhao B., Weng Z., Wang K., Cai H., Wang J. Microstructure evolution in metastable в titanium alloy subjected to deep cryogenic treatment // Materials Science & Engineering A. 2018. V.723. P 157-164.

66) Mantri S.A., Choudhuri D., Alam T., Viswanathan G.B., Sosa J.M., Fraser H.L., Banerjee R. Tuning the scale of a precipitates in в-titanium alloys for achieving high strength // Scripta Materialia. 2018. V.154. P 139-144.

67) Poulose P.K., Imam M.A. The effect of microstructure on tensile properties and fracture toughness of Ti-15-3 alloy // Proc. of 8th World Conference on Titanium «Titanium 95: Science and technology». The institute of materials. UK. 1996. P. 988-995.

68) Choi G., Lee K. Effect of aging treatment on the formation of a precipitates in в type Ti-6Mo-6V-5Cr-3Sn-2.5Zr alloys // Metals and materials international. 2018. V.24. P 441447.

69) N. Agarwal, A. Bhattacharjee, P. Ghosal, T.K. Nandy, P.K. Sagar. Heat treatment, microstructure and mechanical properties of a metastable в titanium alloy Timetal 21s // Trans. Indian Inst. Met. 2008. V.61. №5. P. 419-425.

70) Ge P., Zhao Y.Q., Zhou L. Effect of heat treatment on mechanical properties of a new metastable beta titanium alloy // Proc. of 10th World Conference on Titanium "Ti-2003 Science and Technology". Wiley-VCH, Germany. 2004. Vol. III. P. 1591-1598.

71) Ge P., Zhao Y., Zhou L., Li H. Aging Response of a new metastable beta titanium alloy // Ti-2007 Science and Technology. The Japan Institute of Metals. 2007. V. 1. pp. 583586.

72) Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Титановые сплавы. Конструкционные титановые сплавы / Отв. ред. чл.-корр. АН СССР А.Т. Туманов. М.: Металлургия. 1974. 368 с.

73) Яцимирский К.Б., Костромина Н.А., Шека З.А., Давиденко Н.К., Крисс Е.Е., Ермоленко В.И. Химия комплексных соединений редкоземельных элементов. Киев: Наукова думка. 1966. 494 с.

74) Портной К.И., Тимофеева Н.И. Кислородные соединения редкоземельных элементов. Справочное издание. - М.: Металлургия, 1986. 480 с.

75) Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Вершков А.В.. Редкие металлы и редкоземельные элементы - материалы современных и будущих технологий //Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 01 (viam-works.ru)

76) Савицкий Е.М., Терехова В.Ф., Буров И.В., Маркова И.А., Наумкин О.П. Сплавы редкоземельных металлов. М.: Издательство академии наук СССР, 1962. 268 с.

77) Лайнер Д.И., Слесарева Е.Н. О влиянии некоторых легирующих добавок на окисление титана /Цветные металлы, 1962г. №2, с 70-76

78) Бай А.С., Лайнер Д.И., Слесарева Е.Н., Цыпин М.И. Окисление титана и его сплавов/Москва, Металлургия, 1970г. стр. 88

79) Хорев А.И., Ночовная Н.А., Яковлев А.Л. Микролегирование редкоземельными металлами титановых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 206-212.

80) Хорев А.И. Фундаментальные и прикладные работы по конструкционным титановым сплавам и перспективные направления их развития // Труды ВИАМ. 2013. №2. Ст. 04 (viam-works.ru).

81) Путешествие в редкие земли. Кто и зачем пытается возрождать отрасль РЗМ в России // Коммерсантъ. 25.11.2013г. (https://www.kommersant.ru/doc/2351837, дата обращения 08.10.2019г.)

82) Method for developing enhanced texture in titanium alloys, and articles made thereby: пат. 5074907 США; заявл. 16.08.1989; опубл. 24.12.1991.

83) Zhengui Zhang, Jining Qin, Zhiwei Zhang, Yifei Chen, Weijie Lu. Effect of P heat treatment temperature on microstructure and mechanical properties of in situ titanium matrix composites // Materials & Design. 2010. Vol. 31 (october). Issue 9. P. 4269-4273

84) High strength, oxidation and wear resistant titanium-silicon base alloys and the use thereof: пат. 322348 Норвегия; заявл. 13.07.2004; опубл. 18.09.2006.

85) Erbium-containing high-temperature titanium alloy and preparation process thereof: пат. 102586647 Китай; заявл. 05.03.2012; опубл. 18.07.2012.

86) S.V. Skvortsova, I.A. Grushin, K.A. Speranskiy, E.V. Kavchenko. Effect of heat treatment on the structure and properties of sheet semifinished products made of a heat-resistant alloy based on titanium and alloyed with rare-earth metal // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2018. V.59. №2, P. 157-162.

87) Alpha+beta type titanium alloy: пат. 101289717 Китай; заявл. 17.04.2007; опубл. 22.10.2008.

88) Хорев А.И., Мухина Л.Г., Жегина И.П. Влияние редкоземельных элементов на свойства титановых сплавов/ Сб.статей Легирование и термическая обработка титановых сплавов. ОНТИ ВИАМ, 1977, стр. 106-113.

89) Kyosuke Ueda, Shinichiro Nakaoka, Takayuki Narushima. P-Grain Refinement of a+P-Type Ti-4.5Al-6Nb-2Fe-2Mo Alloy by Using Rare-Earth-Oxide Precipitates // Materials Transactions. 2013. Vol. 54. N 2. P. 161-168

90) Satoshi Hotta, Katumi Yamada, Taichi Murakami, Takayuki Narushima, Yasutaka Iguchi, Chiaki Ouchi. P Grain Refinement due to Small Amounts of Yttrium Addition in a+P Type Titanium Alloy, SP-700 // ISIJ International. 2006. Vol. 46. N. 1. P. 129-137

91) Xiu Song, Mitsuo Niinomi, Masaaki Nakai, Harumi Tsutsumi, Lei Wang. Improvement in fatigue strength while keeping low Young's modulus of a P-type titanium alloy through yttrium oxide dispersion // Materials Science and Engineering: C. 2012. Vol. 32. Issue 3. P. 542-549.

92) Илларионов А.Г., Попов А.А., Илларионова С.М. Влияние микрoлегирования, включая РЗМ, на структуру, фазовый состав и свойства (a+P)-титанового сплава // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. №12. С.17-23.

93) Илларионов А.Г., Попов А.А., Илларионова С.М. Влияние микрoлегирования, включая РЗМ, на структуру, фазовый состав и свойства (a+P)-титанового сплава при упрочняющей термической обработке // Титан. 2016. №3. С. 10-13.

94) Кащук В.А., Светлов М.Б. Исследование некоторых свойств сплава ВТ5Л с добавлением редкоземельных элементов/ В сб.: Труды 3-й Международной конф. по титану. 1978. С. 311-367

95) High strength Ti alloy and its production method: пат. 2004010963 Япония; заявл. 06.06.2002; опубл. 15.01.2004.

96) Alpha-beta type titanium alloy which gives tool long life and chips partibility: пат. 2006213961 Япония; заявл. 03.02.2005; опубл. 17.08.2006.

97) Free cutting titanium alloy and inlet valve: пат. 0967631 Япония; заявл. 29.08.1995; опубл. 11.03.1997.

98) Titanium alloy excelling in cold workability: пат. S61250139 Япония; заявл. 25.04.1985; опубл. 07.11.1986.

99) Jencus P., Siemers C., Kopsidis M., Rosler J. Influence of lanthanum addition on the a-в transformation kinetics in the Ti6Al4V alloy // Ti-2007 Science and Technology. The Japan Institute of Metals. 2007. V.1. P. 407-410.

100) Siemers C., Jencus P., Baker M., Rosler J., Feyerabend F. A new free machining titanium alloy containing lanthanum // Ti-2007 Science and Technology. The Japan Institute of Metals. 2007. V.1. P. 709-712.

101) M. Holma, T. Ebela, M. Dahms. Investigations on Ti-6Al-4V with gadolinium addition fabricated by metal injection moulding // Materials & Design. 2013. Vol. 51. P. 943948

102) Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов / Борисова Е.А., Бочвар Г.А., Браун М.Я., Глазунов С.Г., Колачев О.С. и др.; Под редакцией Н.Ф. Аношкина, А.Ф. Белова, С.Г. Глазунова, В.И. Добаткина. - М.: Металлургия, 1980. - 464 с.

103) Вашуль Х. Практическая металлография. Методы изготовления образцов / Пер. с нем. - М.: Металлургия, 1988. - 319с.

104) Леонов В.П., Чудаков Е.В., Ртищева Л.П., Малинкина Ю.Ю., Тряев П.В., Михайлов А.С., Пряхин Д.А. Исследование влияния рутения на коррозионные свойства деформированных полуфабрикатов из титановых сплавов для перспективной гражданской морской техники // Титан. 2016. №3. С. 19-28.

105) Сплав на основе титана: авторское свидетельство 1621543 СССР; заявл. 05.01.1989; опубл. 15.09.1990 г.

106) X. Xu, L. Dong, H. Ba, Z. Zhang, R. Yang. Hot deformation behavior and microstructural evolution of beta C titanium alloy in в phase field // Transactions of nonferrous Metals society of China. 2016. V.26. P. 2874-2882.

107) A. Deshpandea, P. Mandab, C. Vanitha, A.K. Singh. Microstructural characterization of metastable beta titanium alloys in hot rolled and solution treated condition // Materials Today: Proceedings. 2018. V.5 P. 3657-3663.

108) Schmidt P., El-Chaikh A., Christ H.-J. Effect of Duplex Aging on the Initiation and Propagation of Fatigue Cracks in the Solute-rich Metastable в Titanium Alloy Ti 38-644 // Metallurgical And Materials Transactions A. 2011. V.42A. 2652-2667.

109) Ширяев А.А., Ночовная Н.А. Исследование формирования структуры в процессе старения высокопрочного псевдо-в титанового сплава ВТ47 // Металлург. 2019. №9. С. 76-84.

110) Ivasishin O.M., Markovsky P.E, Semiatin S.L., Ward C.H. Aging response of coarse- and fine-grained в titanium alloys // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 405. P. 296-305.

111) Suzuki T., Niwa N., Goto K., Kobayashi M., Moroyama T., Takatori H. Effect of aging on the mechanical properties of beta titanium alloys of Ti-13V-11Cr-3Al, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al and Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr // Proc. of 8th World Conference on Titanium «Titanium 95: Science and technology». The institute of materials. UK. 1996. P. 1294-1301.

112) Е.Н. Каблов, Н.А. Ночовная, Ю.А. Грибков, А.А. Ширяев. Разработка высокопрочного титанового псевдо-в-сплава и технологий получения полуфабрикатов из него // Вопросы Материаловедения. 2016. №3 (87). С. 23-31.

113) С.М. Илларионова, О.А. Елкина, А.Г. Илларионов Фазовые превращения в метастабильном в-твердом растворе при термической обработке псевдо-в титанового сплава с РЗМ // Титан. 2016. №3. С. 14-18.

114) Ширяев А.А., Ночовная Н.А. Исследование структуры и химического состава слитков опытного высоколегированного титанового сплава // Труды ВИАМ. 2015. №9 Ст. 6. DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-9-6-6 (viam-works.ru).

115) O.P. Shaboldo, S.A. Mazurov, M.A. Skotnikova, A.I. Shamshurin, A.A. Kononov. Effect of preliminary quenching on the efficiency of hardening heat treatment of cold-deformed P-titanium alloy TS6 // Metal Science and Heat Treatment. 2017. V.59. № 5-6. P. 370-376 (Russian Original № 5-6 2017).

116) Ильин А.А. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. - М.: Наука. 1994 г. - 304 с.

117) Morita T., Yoshimoto T., Maeda T., Matsumoto S. Influence of Hot-Rolling and Aging on Mechanical Properties and Fatigue Strength of Ti-20V-4Al-1Sn Alloy // Ti-2007 Science and Technology. The Japan Institute of Metals. 2007. V. 1. pp. 555-558.

118) Lutjering G., Albrecht J., Sauer C., Krull T. The influence of soft, precipitate-free zones at grain boundaries in Ti and Al alloys on their fatigue and fracture behavior // Materials Science and Engineering A 468-470. 2007. pp. 201-209

119) Ильин А.А., Курышев Е.А., Ночовная Н.А., Ширяев А.А., Степушин А.С.

г~\ и и и Л

Зависимость механических свойств и динамической стойкости опытного псевдо-P титанового сплава от структурно-фазового состава и режимов термической обработки // Титан. 2018. №4. С. 4-10.

120) N.A. Nochovnaya, A.A. Shiryaev, E.A. Davydova // Features of high-strength pseudo P-titanium alloy VT47 during strengthening by heat treatment. Metallurgist. 2018. Vol. 62. Nos. 3-4, July. P. 275-282 (Оригинал на русском: Ночовная Н.А., Ширяев А.А., Давыдова Е.А. Особенности формирования структуры высокопрочного псевдо P-титанового сплава ВТ47 в процессе упрочняющей термической обработки // Металлург. 2018. №3. С. 77-83)

121) Способ термомеханической обработки высоколегированных псевдо-P титановых сплавов, легированных редкими и редкоземельными металлами: пат. 2635650 Россия; заявл. 27.10.2016; опубл. 14.11.2017.

122) Ночовная Н.А., Ширяев А.А. Сравнительное исследование комплекса свойств высокотехнологичных листовых титановых сплавов псевдо-a и псевдо-P классов // Металлург. 2019. №7. С. 65-70