ВЛИЯНИЕ НИКЕЛЯ НА СВОЙСТВА НАПЛАВЛЕННЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ТИТАН – АЛЮМИНИЙ

  • Александр Иванович Ковтунов Тольяттинский государственный университет
  • Александр Геннадьевич Бочкарев Тольяттинский государственный университет
  • Денис Иванович Плахотный Тольяттинский государственный университет
  • Антон Андреевич Гущин LLC “Srednevolzhsky Certification and Test Center “Delta”
Ключевые слова: аргонодуговая наплавка, интерметаллидные сплавы, твердость, износостойкость, жаростойкость, алюминиды титана, легирование, никель

Аннотация

Разработка и освоение новых конструкционных материалов на основе титана, сочетающих в себе высокие показатели жаростойкости, низкой плотности, является весьма актуальной задачей современного материаловедения. Существующие материалы на основе интерметаллидных сплавов системы Ti-Al имеют низкую пластичность при комнатных температурах, что затрудняет их практическое применение. Одним из путей повышения пластичности алюминидов титана является легирование интерметаллидного сплава. Применение компонентов, растворимых в алюминидах титана, которые находятся в непосредственной близости с алюминием и титаном в периодической таблице Д.И. Менделеева, позволит повысить пластичность интерметаллидного сплава на основе Ti-Al.

В статье представлены результаты исследования процессов аргонодуговой наплавки сплавов системы Ti-Al, легированных никелем с применением алюминиевой и никелевой присадочных проволок. Установлена зависимость между режимами наплавки и химическим составом наплавленного металла, а также определено влияние никеля на твердость, износостойкость, жаростойкость и трещиноустойчивость наплавленных сплавов системы Ti-Al.

Проведенные исследования показали, что легирование никелем в количестве 4,5–11,7 % (по массе) при содержании алюминия 10,4–34 % (по массе) повышает твердость и износостойкость наплавленного металла. Легирование никелем в указанных пределах при содержании алюминия до 33 % не повышает жаростойкость наплавленных сплавов в сравнении с нелегированным интерметаллидным сплавом на основе Ti-Al. При легировании никелем наплавленных сплавов с содержанием алюминия более 33 % жаростойкость наплавленного металла повышается.

Легирование никелем увеличивает вероятность образования трещин в наплавленных сплавах системы Ti-Al, что связано с образованием в структуре металла включений хрупкой фазы Ti2Ni.

Биографии авторов

Александр Иванович Ковтунов, Тольяттинский государственный университет

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы»

Александр Геннадьевич Бочкарев, Тольяттинский государственный университет

аспирант кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы»

Денис Иванович Плахотный, Тольяттинский государственный университет

старший преподаватель кафедры «Сварка, обработка материалов давлением и родственные процессы»

Антон Андреевич Гущин, LLC “Srednevolzhsky Certification and Test Center “Delta”

инженер

Литература

Хорев А.И. Фундаментальные и прикладные работы по конструкционным титановым сплавам и перспективные направления их развития // Труды ВИАМ. 2013. № 2. С. 4–19.

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

Анпилов В.В. Перспективы развития алюминиевых, магниевых и титановых сплавов для изделий авиационно-космической техники // Авиационные материалы и технологии. 2017. № S. С. 186–194.

Ковтунов А.И., Бочкарев А.Г., Плахотный Д.И., Гущин А.А. Влияние циркония на процессы формирования и свойства наплавленных сплавов системы Ti-Al // Сварка и диагностика. 2018. № 5. С. 47–50.

Колачев Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: МИСИС, 2005. 432 с.

Казанцева Н.В. Материалы для высокоскоростных транспортных систем. Екатеринбург: УрГУПС, 2016. 163 с.

Дзунович Д.А., Алексеев Е.Б., Панин П.В., Лукина Е.А., Новак А.В. Структура и свойства листовых полуфабрикатов из деформируемых титановых сплавов разных классов // Авиационные материалы и технологии. 2018. № 2. С. 17–25.

Горлов Д.С., Александров Д.А., Заклякова О.В., Азаровский Е.Н. Исследование возможности защиты интерметаллидного титанового сплавов от фреттинг-износа путем нанесения ионно-плазменного покрытия // Труды ВИАМ. 2018. № 4. С. 51–58.

Деменок А.О., Ганеев А.А., Деменок О.Б., Кулаков Б.А. Выбор легирующих элементов для сплавов на основе алюминида титана // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия. 2013. № 1. С. 95–102.

Клопотов В.Д., Потекаев А.И., Клопотов А.А., Кулагина В.В., Кнестяпин Е.А., Маркова Т.Н., Морозов М.М. Тройные диаграммы на основе алюминида титана, анализ и построение // Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 323. № 2. С. 96–100.

Муратов В.С., Морозова Е.А. Формирование структуры и свойств титана при лазерном легировании никелем и марганцем // Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. № 9. С. 36–40.

Ковтунов А.И., Плахотный Д.И., Гущин А.А., Плахотная С.Е., Бочкарев А.Г. Влияние режимов наплавки на структуру и свойства покрытий системы титан-алюминий // Сварка и диагностика. 2016. № 2. С. 43–45.

Хорев А.И. Теоретические и практические основы повышения конструкционной прочности современных титановых сплавов // Технология легких сплавов. 2007. № 2. С. 144–153.

Хорев А.И. Теория легирования и термической обработки конструкционных (α+β)-титановых сплавов высокой и сверхвысокой прочности // Вестник машиностроения. 2010. № 7. С. 32–39.

Хорев А.И. Теория легирования и термической обработки конструкционных β-сплавов высокой прочности // Вестник машиностроения. 2010. № 8. С. 43–50.

Демаков С.Л., Водолазский Ф.В. Исследование влияния температуры закалки на структуру и свойства сплавов Ti-19,6Al-12,4Nb-1,5V-0,97Zr-0,6Mo // Металловедение и термическая обработка металлов. 2018. № 5. С. 35–41.

Ковтунов А.И. Аргонодуговая наплавка сплавами на основе системы железо-алюминий. Тольятти: ТГУ, 2014. 140 с.

Ковтунов А.И., Бочкарев А.Г., Плахотный Д.И. Исследование процессов формирования наплавленных сплавов системы Fe-Al легированных Si // Сварочное производство. 2017. № 12. С. 3–7.

Schuster J. C. Critical data evaluation of the aluminium-nickel-titanium system // Intermetallics. 2006. Vol 14. № 10. P. 1304–1311.

Schuster J. C., Zhu P., Shuhong L., Franz W., Yong D. On the constitution of the ternary system Al-Ni-Ti // Intermetallics. 2005. Vol 15. № 9. P. 1257–1267.

Опубликован
2019-03-30
Выпуск
Раздел
Технические науки