Способ получения слоистого текстурированного материала из n(+) титановых сплавов — SU 1737920 (original) (raw)

Формула

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТОГО ТЕКСТУРИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА ИЗ - n ( + ) - ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, заключающийся в создании заданной ориентации кристаллографических осей C в чередующихся слоях, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии при сохранении текстурного состояния и повышения качества материала, деформирование осуществляют при температуре Тпт - температуре смены механизма гомогенной деформации первичным двойникованием на механизм гетерогенной деформации послойным течением, причем эту температуру определяют предварительно путем деформации вдоль оси C ряда образцов сплава со степенью более 10% при различных температурах, лежащих в интервале между температурой смены механизмов деформации скольжением в -фазе на двойникование в -фазе и температурой начала мартенситного превращения, последующего определения текстуры в каждом из образцов и приписывания Тпт той температуре, при которой деформация в образце обеспечивает получение полосчатой текстуры в двух поперечных сечениях НП и ПН и призматической текстуры в третьем сечении НН , параллельном поверхности образца.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что деформирование осуществляют продольно-поперечной прокаткой.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что деформирование материала с исходной призматической текстурой проводят вдоль оси C.

Описание

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения слоистых текстурированных материалов, и может быть использовано в машиностроении, а также в кораблестроении. Условия термопластической обработки металлических материалов определяют формирование физической структуры (в частности кристаллографической текстуры), обусловливающей в значительной степени физико-механические свойства материала. Важную роль при этом играет температура термопластической обработки, в частности для металлов с ГП-кристаллической решеткой такой температурой может стать температура смены механизма гомогенной деформации первичным двойникованием на механизм послойного течения материала (Тпт). При прямой и поперечной прокатке - и ( + ) -сплавов титана деформация в определенных условиях протекает послойно, в результате чего образуется материал со слоистой текстурой по толщине листа.
Известны слоистые материалы с бестекстурными прослойками, известен также слоистый композиционный материал, состоящий из слоев металла с текстурой призматического типа с чередованием в них кристаллографической оси С в продольном и поперечном направлениях листа. Такой слоистый материал обладает рядом преимуществ: изотропностью свойств в плоскости листа, повышенными (по сравнению с изотропным материалом) прочностными свойствами в линейном напряженном состоянии, повышенными прочностными свойствами в плоском напряженном состоянии при 1: 2 = 1:1 (за счет стесненности деформации в чередующихся слоях). Способ получения этого слоистого текстурированного материала является наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности и выбран за прототип. И в прототипе, и в предлагаемом решении создается заданная ориентация кристаллографических осей С в чередующихся слоях. В обоих случаях параметром, характеризующим физическое строение материала, является кристаллографическая текстура в чередующихся слоях.
Способ по прототипу заключается в наборе пакета из слоев (листов, карточек) с призматической текстурой в плоскости листовых заготовок, причем призматическая текстура листов, карточек предварительно создается, обварке по периметру и сварке в твердой фазе путем диффузионной сварки в газостате или сварки прокаткой. Недостатком способа является его большая трудоемкость, потребность в специальном оборудовании (газостат) и возможность образования дефектов в виде нарушения сплошности между слоями (непроваров).
Однако такую слоистую текстуру можно получить и в монолитном материале (естественный композит) при определенных условиях термопластической обработки.
Целью изобретения является упрощение технологии при сохранении текстурного состояния и повышение качества материала.
Прокатка вдоль оси С при определенной температуре приводит к послойному протеканию деформации, в силу чего образуется послойное распределение текстуры с ориентацией оси С взаимно перпендикулярно в соседних слоях. Эта температура Тпт является критической температурой послойного течения. Температура Тпт - температура смены механизма послойного течения, осуществляемого путем скольжения в фазе и мартенситного перехода _ на механизм первичного двойникования -фазы: выше Тпт деформация осуществляется послойно течением, ниже - первичным двойникованием, приводящим к образованию базисной текстуры.
Для определения Тпт деформацию образцов надо осуществлять в области температур, обеспечивающих образование призматической текстуры и исключающих реализацию вторичного двойникования, т.е. в интервале между температурой смены механизмов деформации скольжения в -фазе на двойникование в этой же фазе и температурой начала мартенситного превращения.
Минимальная деформация, необходимая для создания призматической текстуры, равна 10% , поэтому в предлагаемом способе деформация образцов для определения Тпт проводилась со степенями >10%. Выбор в качестве необходимого материала для определения Тпт сплава с призматической текстурой и осуществление деформации вдоль кристаллографической оси С позволяет создать условия, благоприятные для протекания деформации разными механизмами в зависимости от температуры и степени обжатия и тем самым получить четкие изменения текстуры, надежно обнаруживаемые методами текстурного анализа. Определение критической температуры послойного течения проводят по результатам анализа двух поперечных и одного нормального сечений, выявляющих взаимно перпендикулярную ориентацию оси С в чередующихся слоях и подтверждающих наличие призматической текстуры в плоскости прокатки. При послойном течении в текстуре направлений НП и ПН образца выявляются как базисные, так и призматические ориентировки, при этом в обоих сечениях после проведения электрохимического окрашивания выявляется полосчатый характер в распределении базисных и призматических компонентов текстуры. В случае прохождения первичного двойникования в направлении НП полосчатость исчезает. Все слои имеют призматическую ориентировку и шлиф приобретает однотонную окраску.
После определения Тпт=f ( ) на образцах из конкретного сплава осуществляют термопластическую обработку его при найденной температуре. Причем для реализации послойного течения и получения слоистой текстуры в материале с исходной призматической текстурой деформирование его осуществляют прокаткой вдоль оси С, а на материале без выраженной ориентации оси С - продольно-поперечной прокаткой (на первой стадии которой создается призматическая текстура, а на второй реализуется послойное течение).
Преимущества предлагаемого способа заключаются в существенном упрощении технологии, возможности использовать стандартное оборудование и избежать образования дефектов в слоистом материале за счет его монолитности.
Пример экспериментального опробования.
Экспериментальное опробование предложенного способа проводили на сплаве типа ВТ6 системы Тi-AI-V. Тпт определяют на образцах из этого сплава с исходной призматической текстурой, продеформированных вдоль оси С.
Выбраны температуры прокатки для получения слоистого текстурированного материала:
Тпрок.1 = Тпт = 980оС, =30%
Тпрок.2<Т_{пт = 960оС, =30%
Тпрок.3>Тпт=1010оС, = 30%
Материал со слоистой текстурой получен по предлагаемому способу прокаткой при температуре Тпт = 980оС и =30%.
Материал со слоистой текстурой по способу прототипа получен в результате выполнения следующих операций: вырезки карточек из тонких листов сплава типа ВТ6 с призматической текстурой, обезжиривания карточек, укладки карточек в пакет с ориентацией оси С в НП и ПН в чередующихся слоях, обварки пакета и сварки пакета прокаткой при Т = 950оС.
Таким образом, материал со слоистой текстурой может быть получен как по предлагаемому способу, так и по способу-прототипу. Однако предлагаемое техническое решение отличается существенным упрощением технологии.
Слоистый материал по предлагаемому способу получается в результате проведения одной операции (прокаткой при Тпт), при этом его физико-механические свойства соответствуют свойствам монолитного материала (отсутствуют физические несплошности между слоями).
Использование: машиностроение, кораблестроение. Сущность изобретения: деформирование осуществляют при температуре (Тпт)-температуре смены механизма гомогенной деформации первичным двойникованием на механизм гетерогенной деформации послойным течением, причем эту температуру определяют предварительно путем деформации вдоль оси C ряда образцов сплава со степенью более 10% при различных температурах лежащих в интервале между температурой смены механизмов деформации скольжением в на двойникование в a и температурой начала мартенситного превращения, последующего определения текстуры в каждом из образцов и приписывании Tпт той температуре, при которой деформация в образце обеспечивает получение полосчатой текстуры в двух поперечных сечениях НП и ПН и призматической текстуры в третьем сечении НН, параллельном поверхности образца. Кроме того, деформирование проводят продольно-поперечной прокаткой, а материал с исходной призматической текстурой деформируют вдоль оси C. 2 з.п. ф-лы.}

Заявка

4724542/02, 28.07.1989

Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей", Институт металлургии им. А. А. Байкова

Бабарэко А. А, Белова О. С, Клишина Н. Н, Добродеева Н. М, Медведева Г. В, Хесин Ю. Д, Эгиз И. В

МПК / Метки

МПК: C22F 1/18, G01N 3/00

Метки: слоистого, сплавов, текстурированного, титановых

Опубликовано: 15.12.1994

Код ссылки

Способ получения слоистого текстурированного материала из n(+) титановых сплавов