Материаловедение

Создание градиентных структур в образцах из сплава ВТ6 методом индукционной закалки

А.В. Нейман, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: mitom@implants.ru

О.А. Быценко, Московское машиностроительное предприятие им. В.В. Чернышева

М.Д. Тевс, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.П. Нейман, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Исследована возможность формирования градиентного структурного состояния в образцах из сплава ВТ6 методами индукционной закалки с последующим старением.

Показано, что в результате такой обработки в поверхностном слое формируется структура с мелкодисперсной α-фазой, полученной в результате распада метастабильных β- и α'-фаз. В сердцевине образцов сохраняется тип структуры исходного прутка с дополнительным выделением мелкодисперсной α- фазы при β→α-превращении. При этом достигается градиент твердости от 34 ед. HRC в сердцевине до 39 ед. HRC на поверхности.

Показана возможность варьирования глубины упрочненного слоя от 3 до 5 мм путем изменения времени нагрева образцов и электрических параметров индуктора.

Ключевые слова: индукционная закалка, твердость, титановые сплавы, эндопротезы.

Влияние легирования водородом и термоводородной обработки на обрабатываемость резанием сплава Ti-8,7Al-2Mo-1,5Zr

А.А. Лиджиев, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.М. Мамонов, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.В. Овчинников, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Е.О. Агаркова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: agarkovaeo@mai.ru

А.П. Нейман, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Исследовано влияние легирования водородом и последующего вакуумного отжига титанового сплава Ti-8,7Al-2Mo-1,5Zr на силу резания и температуру в зоне резания при фрезеровании. Показана связь этих параметров с формирующимися фазовым составом и структурой. Установлены отличия в закономерностях изменения температуры и силы резания в зависимости от структуры по сравнению с промышленными титановыми сплавами.

Ключевые слова: титановый сплав, водород, структура, вакуумный отжиг, сила резания, температура в зоне резания.

Результаты сравнительных коррозионных испытаний труб из сплава ПТ-7М с крупнокристаллической и ультрамелкозернистой структурами

О.А. Бых, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: obyh@okbm.nnov.ru,

А.М. Бахметьев, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: alexbakh@okbm.nnov.ru

П.В. Тряев, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: tryaev@okbm.nnov.ru,

А.В Лукоянов, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: pg@okbm.nnov.ru

А.Н. Созинов, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: sozinov@okbm.nnov.ru

Р.А. Власов, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: ravlasov@okbm.nnov.ru,

А.С. Михайлов, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: mikhaylov_as@okbm.nnov.ru

Е.Е. Логинова, АО «ОКБМ Африкантов», e-mail: loginova@okbm.nnov.ru

В статье приведены результаты сравнительных испытаний на стойкость к горячесолевой коррозии труб из сплава ПТ-7М с крупнокристаллической структурой по ТУ 5.961-11916-2007 и ультрамелкозернистой структурой по ТУ24.45.30 202 07516250-2018. По глубине коррозионнного поражения существенных различий между образцами труб с разными структурами не выявлено. Коррозия металла труб с крупнокристаллической структурой характеризуется язвенными поражениями межкристаллитного характера, на трубах с ультрамелкозернистой структурой такие поражения отсутствуют. Концентрация водорода в образцах труб повышается по мере увеличения экспозиции в испытательной среде, но даже за 500 ч испытаний его содержание в металле под областями коррозионных поражений некритично и не достигает величин, при которых реализуется водородное охрупчивание.

Ключевые слова: титановый сплав, горячесолевая коррозия, крупнокристаллическая структура, ультрамелкозернистая структура, коррозионные поражения, содержание водорода, язвенная коррозия

Влияние анизотропии и облучения потоком нейтронов на эксплуатационную надежность йодидного циркония

С.В. Сериков, ООО «СУРА ЛТД», e-mail: suraltd1992@gmail.com

На примере важных для атомной промышленности металлов – циркония, гафния, показана работоспособность уже известного по публикациям расчетно-экспериментального метода оценки эксплуатационной надежности рассматриваемых материалов. Из опытов по влиянию анизотропии, а также облучения нейтронами на механические свойства йодидного циркония, следует существенное изменение уровня трещиностойкости металла. Если выполнить термообработку циркония после интенсивного облучения по определенному режиму, параметр удельной работы разрушения восстанавливает свою первоначальную величину. Приведены данные изменения коэффициента динамической вязкости йодидного циркония и гафния от температуры испытаний.

Ключевые слова: коэффициент динамической вязкости, удельная работа разрушения, геномообразующая матрица, йодидный цирконий, гафний, скорость деформации, температура.

Технологии производства

Разработка и внедрение технологии изготовления порошков и деталей из титановых сплавов методом аддитивной технологии

М.Н. Саубанов, АО «Зеленодольский завод им. А.М. Горького», e-mail: ogmet@zdship.ru

А.А. Смагин, АО «Зеленодольский завод им. А.М. Горького»

Проведен анализ производства титановых порошков для аддитивной технологии. Разработана и внедрена технология получения исходных литых титановых заготовок из отходов производства для получения порошков для аддитивной и гранульной технологии. Изготовлен титановый порошок из титановых сплавов для судостроения, медицины и авиационной промышленности. Проведены исследования микроструктуры, химического состава и анализ содержания газов. Из титановых порошков изготовлены различные детали методом 3D-печати с отработкой режимов спекания и проведением механических испытаний.

Ключевые слова: металлопорошковые композиции, титановая губка, гранульная технология, газовая атомизация, центробежное плазменное распыление, SLM -объемное сплавление, метод DED-прямое сплавление.

Технологии обработки

К.С. Сенкевич, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: senkevichks@yandex.ru

В работе проведен анализ основных факторов влияния обратимого легирования водородом на спекание порошков титана и его сплавов. Приведены примеры перспективных технологий получения компактных и пористых титановых полуфабрикатов с применением различных подходов к использованию водорода – спекание в водороде, спекание гидрида титана, спекание в условиях протекания полиморфного и эвтектоидного превращений, термоциклирование.

Ключевые слова: порошковая металлургия титана, спекание, фазовые превращения.

Повышение качества п-образных поковок из сплава ОТ4-1 без изменения применяемой оснастки

П.А. Головкин, АО «Плутон», e-mail: p.golovkin@pluton.msk.ru

Известно, что малая теплопроводность и высокая температуропроводность титана и его сплавов затрудняют получение из них качественных поковок и штамповок с заданными типами микроструктуры и размером зерна. Ввиду развития локализованных межзёренных деформаций в материале поковок часто формируется структура материала, не обеспечивающая необходимый уровень его трещиностойкости. Путём сопоставления математического моделирования и металлографического анализа материала П-образных поковок из титанового сплава ОТ4-1 исследованы возможности повышения их качества при минимальных затратах. Показано, что управление температурой деформации и схемой формообразования являются эффективными и простыми способами повышения качества материала получаемых штампованных поковок при сохранении неизменной штамповой оснастки и применяемого оборудования. Снижение температуры нагрева заготовок перед штамповкой и предварительное их плющение с целью приближения размеров в плане к будущей штампованной поковке уменьшают локализацию деформационных процессов и вызываемый ею деформационный разогрев металлического материала. Повышение равномерности деформационных процессов за счёт ограничения межзёренной деформации и преобладания внутризёренной позволяет получать П-образные поковки с заданными типами микроструктуры.

Ключевые слова: титановый сплав, температура, деформация, материал поковки, трещиностойкость, типы структуры, размеры зерна, ковка, штамповка.

Изготовление в АО ЧМЗ прутков медицинского назначения диаметром от 5 до 16 мм из сплава марки Ti-6Al-4V ELI

Д.Н. Харьковский, АО «Чепецкий механический завод», e-mail: DNKharkovsky@rosatom.ru

А.С. Кропачев, АО «Чепецкий механический завод», e-mail: AlSKropachev@rosatom.ru

Р.Б. Минибаев, АО «Чепецкий механический завод», e-mail: RBMinibaev@rosatom.ru

И.Н. Баженов, АО «Чепецкий механический завод», e-mail: INBazhenov@rosatom.ru

К.А. Баженов, АО «Чепецкий механический завод», e-mail: KABazhenov@rosatom.ru

Несмотря на достаточную изученность промышленных способов изготовления прутков из сплавов титана для медицинского потребления в открытом доступе практически не представлено материала, освещающего технологические аспекты изготовления данной продукции, а также их влияние на структуру и механические свойства.

В данной статье рассмотрен опробованный в промышленных условиях АО ЧМЗ способ изготовления из слитков сплава марки Ti-6Al-4V Eli собственного производства прутков малого диаметра (от 5 до 16 мм), соответствующих требованиям стандартов на медицинские материалы ASTM F 136, ИСО 5832-3.

Более подробно освещён этап финишных операций, формирующих основные потребительские свойства. Опробовано несколько вариантов выполнения таких операций – правки и калибровки прутков с использованием различного инструмента и оборудования.

В результате работ изучена взаимосвязь между содержанием кислорода в сплаве и механическими свойствами готовых прутков. Приведены результаты исследований структуры и механических свойств изготовленных прутков на соответствие требованиям стандартов ASTM F 136, ИСО 5832-3.

Ключевые слова: сплавы титана медицинского назначения, калибровка прутков, прямолинейность, механические свойства, структура, содержание кислорода.

Компьютерное моделирование изотермической штамповки заготовок медицинских изделий из высокомодульного титанового сплава, легированного водородом

А.М. Мамонов, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

А.А. Лиджиев, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Е.В. Преображенский, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

О.А. Поляков, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

Е.О. Агаркова, ФГБОУ ВО «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)», e-mail: agarkovaeo@mai.ru

Исследована возможность изотермической штамповки заготовок рашпилей из высокомодульного титанового сплава, легированного водородом, методом компьютерного моделирования. Проведено моделирование процессов изотермической штамповки заготовок ножек эндопротезов тазобедренного сустава из сплава ВТ6 и заготовок рашпилей из сплава Ti-8,7Al-1,5Zr-2Mo, легированного 0,6 масс. % водорода. Показано, что при температуре нагрева заготовок 850 С, их одинаковых форме и размерах температурные, деформационные и силовые параметры процессов весьма близки по значениям и характеру распределения в объеме заготовок.

Ключевые слова: титановый сплав, водород, компьютерное моделирование, штамповка, рашпиль.