УДК 621.789, 620.18

 

DOI 10.24411/1683-805X-2019-16002

 

Исследовано влияние температуры поперечно-винтовой прокатки, создающей наномасштабные мезоскопические структурные состояния в зонах кривизны кристаллической решетки, на низкотемпературную ударную вязкость сплава Ti–6Al–4V. Показана определяющая роль температуры полиморфного превращения T_с = 950 °C в этом влиянии. При температурах поперечно-винтовой прокатки выше T_с ударная вязкость получается очень высокой с монотонным снижением в области низких температур вплоть до T = –70 °C. Это очень важный технологический результат. Начиная с температуры 950 °C поперечно-винтовой прокатки, резкое снижение ударной вязкости наблюдается при T = –70 °C. При температуре 900 °C поперечно-винтовой прокатки резкое снижение ударной вязкости происходит уже при T = –20 °C. При температуре 850 °C поперечно-винтовой прокатки вся кривая ударной вязкости сплава имеет низкий уровень. Показано, что высокий уровень ударной вязкости при T > T_с происходит путем стадийного превращения ОЦК b-фазы в смесь (a + b)-фаз. На первой стадии происходит неравновесный микроскопический распад на a- и b-фазы. На второй стадии неравновесная b-фаза распадается на (a + b)-субполосы, при которой распад происходит по межузельным структурным состояниям, связанным с кривизной кристаллической решетки. При поперечно-винтовой прокатке при T < T_с образование мартенситных фаз в плотноупакованной решетке a-фазы титана подавляет его ударную вязкость. Усталостная долговечность сплава ВТ6 после поперечно-винтовой прокатки при температуре 1000 °C остается неизменной.

Ключевые слова: сплав Ti–6Al–4V, низкотемпературная ударная вязкость, поперечно-винтовая прокатка, наномасштабные мезоскопические структурные состояния, мартенситные фазы, температура полиморфного превращения

 

The effect of nanoscale mesoscopic structural states associated with lattice curvature on the mechanical behavior of Ti–6Al–4V alloy

The paper studies the effect of the temperature of helical rolling, which creates nanoscale mesoscopic structural states in the lattice curvature zones, on the low temperature fracture toughness of Ti–6Al–4V alloy. The polymorphic transformation temperature T_с = 950°C is shown to play the decisive role in this effect. At helical rolling temperatures above T_с, the fracture toughness is very high, with a monotonic decrease in the low temperature range up to T = –70°C. This is a very important aspect of the technology. Starting from the helical rolling temperature T = 950°C, the toughness sharply decreases at T = –70°C. At T = 900°C, the sharp decrease in toughness occurs already at T = –20°C. At T = 850°C, the level of the entire toughness curve of the alloy is low. It is shown that the high level of fracture toughness at T > T_с is due to a two-stage transformation of the bcc b phase into a mixture of (a + b) phases. The first stage involves nonequilibrium microscopic decomposition into a and b phases. At the second stage, the nonequilibrium b phase is decomposed into (a + b) subbands, in which decomposition occurs according to interstitial structural states associated with the lattice curvature. In helical rolling at T < T_с, the formation of martensitic phases in the close-packed lattice of the a phase of titanium reduces its fracture toughness. The fatigue life of the VT6 alloy after helical rolling at T = 1000°C remains unchanged.

Keywords: Ti–6Al–4V alloy, low temperature fracture toughness, helical rolling, nanoscale mesoscopic structural states, martensitic phases, polymorphic transformation temperature

 

В.Е. Панин, И.А. Шулепов, А.В. Панин, О.Б. Перевалова, И.В. Власов  Влияние наномасштабных мезоскопических структурных состояний, связанных с кривизной кристаллической решетки, на механическое поведение титанового сплава Ti–6Al–4V // Физ. мезомех. - 2019. - Т. 22. - № 6. - С. 14-23