Сравнительный анализ структурных состояний и повышенных механических свойств титанового сплава ВТ6

Аннотация

Описаны результаты сравнительных исследований механических свойств титанового сплава ВТ6 (Ti-6Al-4V) со стандартной равноосной микрокристаллической структурой (МК) со средним размером зерен ?-фазы 5-15 мкм, однородной субмикрокристаллической структурой (СМК) со средним размером зерен (фрагментов) 0,5 мкм и бимодальной субмикро-микрозеренной, состоящей из матрицы со средним размером зерен (фрагментов) 0,8-1,5 мкм с включением в нее зерен ?-фазы размером порядка 5 мкм, при статическом, динамическом и циклическом нагружениях. Показано, что сплав с однородной СМК-структурой обладает по сравнению с МК повышенными твердостью, прочностью и сопротивлением усталости, однако ударная вязкость в СМК-состоянии существенно ниже, чем в МК, что уменьшает перспективы применения сплава с такой структурой. Практическую ценность представляет сплав с бимодальной структурой, который при сопоставимых с СМК-состоянием сплава характеристиках твердости, прочности, сопротивления усталости обладает заметно большей пластичностью и ударной вязкостью. Значение последней у образцов с наведенной усталостной трещиной (КСТ) составляет 0,15 МДж/м2, что значительно выше, чем в сплаве с СМК структурой 0,08 МДж/м2. Это позволяет прогнозировать высокие показатели живучести у деталей из сплава с бимодальной структурой, которую технологически сформировать легче, чем СМК-структуру. Выполненная оценка механических свойств позволяет выработать общие рекомендации, касающиеся формирования типа микроструктуры и размеров структурных составляющих в сплаве ВТ6 в зависимости от величины и условий нагружения, предполагаемой температуры эксплуатации деталей.