Створено високоміцний технологічний сплав високої зварюваності, технологічні та експлуатаційні властивості якого не нижчі, ніж у промислового сплаву ВТ22. Визначено вплив легуючих елементів та ступеню легування на зварюваність сплаву. Показано, що легування комплексом Nb+Fe забезпечує високу зварюваність, рівноміцність електронно-променевого зварювання (ЕПЗ) з'єднань основному металу за високих значень ударної в'язкості металу шву і зони термічного впливу (ЗТВ). Для подальших досліджень запропоновано багатокомпонентний сплав системи Ti - Al - Mo - V - Nb - Fe - Zr. Встановлено, що сплав володіє вискою зварюваність під час виконання зварних з'єднань ЕПЗ та аргоно-дуговим зварюванням (АДЗ) вольфрамовим електродом як наскрізним проплавленням, так і по шару флюсу. Виявлено залежність температури поліморфного перетворення від системи легування, вивчено вплив параметрів деформування куванням та прокаткою на структуру та механічні властивості сплаву, досліджено вплив режимів термічної обробки на фазовий склад, структуру та властивості напівфабрикатів. На підставі ресурсних випробувань доведено, що втомна довговічність сплаву T110 по основному металу на типових зразках перевищує показники сплаву ВТ22. Проведено втомні випробування зварних з'єднань і встановлено, що їх довговічність відповідає встановленому ресурсу випробувань. З'ясовано, що найбільш стійкими щодо втомних навантажень виявлися ЕПЗ з'єднання. Показано високу стійкість сплаву Т110 щодо утворення втомних тріщин.

  Скачати повний текст

З використанням методів іонно-променевого аналізу проведено експериментальне роздільне дослідження динамічних процесів імплантації та розпилення під час взаємодії іонного пучка вуглецю з вольфрамовою поверхнею та якісно поліпшено методику перевірки точності числового моделювання за допомогою імплантаційно-розпилювальних кривих. Експериментально й теоретично досліджено вплив мікронерівностей вольфраму на динаміку елементної сполуки поверхневого шару за умов впливу пучків вуглецю й дейтерію. Встановлено, що у разі взаємодії іонів вуглецю з поверхнею вольфраму, утворення хімічних сполук неістотно впливає на процеси розпилення й імплантації, а внесок хімічних ефектів набагато менший, ніж вплив шорсткості. Теоретично розраховано й експериментально визначено межу переходу, за якої розпилення поверхні іонами вольфраму іонами вуглецю й гелію переходить в утворення захисної вуглецевої плівки на поверхні вольфраму. Показано, що процес кінетично індукованого хімічного розпилення, який обумовлюється утворенням D-C зв'язків, істотно не впливає на ерозію поверхні за одночасного розпилення вольфраму пучками дейтерію й вуглецю. Встановлено, що концентрація імплантованого вуглецю набагато перевищує концентрацію утриманого дейтерію, що найбільш імовірно і є чинником, який обумовлює малий вплив хімічних процесів.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності впливу іонних та електронних пучків на зміну структури, фазового та елементного складу, морфологію поверхні та фізико-механічні властивості сплаву Ti - V - Al. Структурно-фазові перетворення у приповерхневому шарі після опромінення іонними й електронними пучками вплинули на мікротвердість, знос, коефіцієнт тертя та втомну міцність сплаву Ti - V - Al. Розширено уявлення про фізичні процеси та структурно-фазові перетворення у титанових сплавах, що відбуваються через опромінення пучками заряджених частинок.

  Скачати повний текст

Розроблено устаткування та технологію, а також перспективні технологічні схеми виготовлення нового класу напівфабрикатів із сплавів титану - порожнистих зливків великого діаметру, які можна використовувати для одержання великогабаритних труб. Розроблено оптимальні технологічні режими виробництва порожнистого зливка великого діаметра титанового сплаву методом (ЕППЄ). Вперше в світі за розробленою технологією одержано великогабаритний порожнистий зливок масою більше 2 000 кг з титанового сплаву BT6(Ti - 6Al - 4V) методом ЕППЄ.

  Скачати повний текст

Розроблено наукові засади синтезу порошкових титанових сплавів, що мають густину, близьку до теоретичної, та комплекс високих механічних властивостей за технологічно найпростішою схемою "пресування - спікання" без використання гарячої деформації. Запропонований метод передбачає використання порошку гідриду титану замість традиційного титанового, що має визначальний вплив на кінцеву густину сплавів (залишкова пористість не перевищує 1 %) і, відповідно, досягнення високого рівня фізико-механічних властивостей. Показано, що позитивний ефект від використання гідриду титану досягається завдяки: подрібненню крихких гідридних частинок на стадіях пресування, що суттєво зменшує розмір початкових пор; дисоціації гідриду під час спікання, що супроводжується утворенням активованої титанової матриці та забезпечує прискорення дифузійного масопереносу; відновлювальній дії атомарного водню, який виходить з кристалічної гратки титану.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Створено й апробовано універсальну комп'ютерну модель рекристалізації та росту зерна у полікристалічних металічних матеріалах. Досліджено методи комп'ютерного моделювання даних процесів у деяких важливих конструкційних матеріалах, зокрема, сплавах на основі титану та заліза. Вперше розроблено й апробовано тривимірну, фізично обгрунтовану, статистично достовірну модель, в якій моделювання рекристалізації та росту зерна поєднано у межах єдиного наближення Монте-Карло. Вихідними параметрами моделі є зеренна мікроструктура (середній розмір і форма зерен), текстура, зокрема просторовий розподіл текстурних компонент, орієнтаційні залежності енергії та рухливості границь, просторовий розподіл накопиченої енергії деформації, а також кінетичні та кристалографічні параметри зародкоутворення. Показано, що дана модель дозволяє досліджувати еволюцію мікроструктури та текстури, проводити їх статистичний аналіз та одержувати на будь-якому етапі структурних перетворень залежності кінетичних параметрів, які описують полікристалічний стан металічних матеріалів. Модель використано для дослідження еволюції мікроструктури та текстури під час відпалу реальних текстурованих полікристалічних металічних матеріалів. Особливу увагу приділено дослідженню мікроструктурних і текстурних змін у промислових сплавах на основі титану та заліза, для яких наявні необхідні для порівняння експериментальні дані. Доведено, що використання створеної моделі дозволить підвищити ефективність досліджень, необхідних для оптимізації термомеханічної обробки металічних матеріалів.

  Скачати повний текст

Встановлено закономірності формування кристалічної будови зливків титанових і нікелевих сплавів за електронно-променевої плавки з проміжною ємністю (ЕППЄ) з урахуванням швидкостей охолодження розплаву в кристалізаторі. На основі методів математичного моделювання визначено залежності теплофізичних умов твердіння металу зливків титанових сплавів в кристалізаторі від технологічних параметрів ЕППЄ. Встановлено, що зниження потужності електронно-променевого нагрівання і зміщення його максимуму на периферію зливка дозволяє підвищити швидкість охолодження розплаву більш ніж у 10 разів, а швидкість кристалізації - в 30 разів. Експериментально встановлено, що високі швидкості охолодження розплаву за кристалізації дозволяють одержувати в зливках титанового сплаву TI-6Al-4V рівноосну структуру по всьому перетині зливка за гомогенного розподілу легуючих елементів, структурних і фазових складових. Запропоновано новий метод диспергування розплаву з проміжної ємності за допомогою барабана-диспергатора, який обертається з частотою до 2500 об/хв (ЕПДРЄ). Розроблено математичну модель формування зливка з диспергованого розплаву з використанням примусового охолодження зливка. Високі швидкості охолодження, характерні для ЕПДРЄ дозволяють одержувати зливки жароміцних сплавів з ультрадрібною структурою, волокнисті композиційні матеріали з мінімальною товщиною прошарку на границі волокно - матриця, з'єднувати зливки титанових сплавів без плавлення крайок. Розроблено і прийнято у виробництво технологію виплавки методом ЕППЄ зливків-слябів титанового сплаву Ti-6Al-4V з рівноосною структурою й ізотропними механічними властивостями. Встановлено, що така структура є оптимальною для наступної прокатки слябів і одержання листа.

  Скачати повний текст

Проведено теоретико-експериментальні дослідження корозійної тривкості та корозійно-втомної довговічності титанових сплавів у середовищах різної протогенності та запропоновано нові підходи для вирішення важливої практичної проблеми підвищення корозійно-втомної довговічності титанових сплавів у технологічних середовищах енергетичної промисловості на основі встановлених закономірностей перебігу корозії та корозійної втоми сплавів і за наявності на них захисних покриттів. Встановлено закономірності впливу середовищ різної протогенності на кінетику електронних процесів на поверхні титанових сплавів. Виявлено, що ефективна енергія активації електродних процесів і коефіцієнт переносу структурно малочутливі до корозії сплаву ПТ-3В, а відмінності у корозійній тривкості у разі зміни його структури від грубозернистої пластичності до глобулярної дрібнозернистої зумовлені різною сумарною площею активних центрів на поверхні матеріалу. Одержано кількісні електрохімічні характеристики впливу циклічної деформації на репасивацію титанових сплавів у розчинах хлоридів. Встановлено інверсію впливу водних розчинів аміаку на опір зародженню атомної тріщини від концентратора напружень, досліджено кінетику її росту. Доведено ефективність застосування газотермічних покриттів для відновлення розмірів і захисту елементів титанових лопаток турбін енергетичних установок від фретинг-втомного руйнування, визначено лімітувальну стадію корозії покриттів і з'ясовано механізм розвитку їх локальної корозії - міжкристалітної, структурно-вибіркової та виразкової - за корозійної фретинг-втоми у хлоридних середовищах.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Виявлено три типи взаємодії. Визначено кінетичні параметри, коефіцієнти швидкості та енергії активації газонасичення. Підтверджено, що у високому вакуумі внаслідок сублімації та газонасичення відбуваються фазово-структурні зміни у поверхневому шарі металу, які зумовлюють мікрорельєф на поверхні, зміну хімічного складу та твердість поверхневого шару шляхом сублімації легувального елементу та дифузійного насичення домішками втілення. Показано, що напруження, циклічна зміна температури та "призматична" текстура прискорюють дифузійні процеси. Удосконалено фізико-математичну модель високотемпературної взаємодії типових сплавів із газами.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Вивчено закономірності фазових і структурних змін у приповерхневих шарах титанових сплавів ВТ-6, ВТ-22, TiNi після подвійної іонної імплантації. Досліджено морфологію поверхні, елементний, фазовий склад, розподіл іонів за глибиною, концентраційні профілі та дифузію імплантованих іонів, механічні (нанотвердість) властивості вказаних титанових сплавів після подвійної іонної імплантації. Проаналізовано фізичні процеси, які відбуваються у приповерхневих шарах цих титанових сплавів, їх вплив на формування твердих розчинів, зміну структури, фазового складу та напружено-деформованого стану.

  Скачати повний текст

Розроблено фізичні засади одержання високоміцних псевдо-бета титанових сплавів з високим вмістом легуючих елементів (до 18 мас %) методом синтезу з порошкових компонентів на основі гідрованоготитану. Проведено порівняльне дослідження процесів хімічної гомогенізації, еволюції мікроструктури, ущільнення гетерогенних сумішей у процесі синтезу сплавів Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr та Ti-10V-2Fe-3Al. Показано, що максимально швидке завершення синтезу досягається у разі введення легуючих елементів у вигляді комплексних сполук відповідного хімічного складу, а лімітувальним процесом під час синтезу є заліковування пористості. Розкрито специфіку сплавів даного класу, легованих одночасно елементами, які стабілізують alpha та beta-фази. Виявлено, що внаслідок складного взаємозв'язку еволюції системи пор і зеренної структури одержати густину, наближену до теоретичної, надвичайно складно. Показано, що ефективними методами формування високоміцних станів у сплавах є створення рівномірних дифузійних потоків за рахунок використання дисперсних фракцій легувальних порошків і модифікація температурно-кінетичних умов синтезу для забезпечення процесу розпаду гідриту титану виключно у beta-області. На підставі проведених досліджень розроблено вимоги до порошку гіриду титану й одержано прототипи виробів з високоміцних титанових сплавів.

  Скачати повний текст

Встановлено, що титанові бета сплави у загартованому на метастабільну фазу стані мають різну деформаційну здатність, яка визначається схильністю до формування в бета фазі субзеренної структури. Показано, що необхідною умовою для утворення дрібнозернистої структури з середнім розміром зерна до 10 мкм під час рекристалізації за умов неперервного нагрівання є мінімальна ширина інтервалу рекристалізації. Зазначено, що в усіх досліджених сплавах розпад метастабільної бета фази може відбуватися за двома принципово відмінними механізмами: стадійним (виділенню альфа фази передує утворення проміжних фаз) і прямим (альфа фаза виділяється прямо в матриці). Доведено, що для отримання оптимальної комбінації міцності та пластичності необхідне проведення розпаду метастабільної бета фази за термокінетичних умов, що відповідають реалізації стадійного механізму розпаду.

  Скачати повний текст

Досліджено процес керованого формування трибологічних систем на поверхні титанових сплавів у результаті низькотемпературного безводневого азотування у тліючому розряді. Експериментально доведено можливість управління фізико-механічними та трибологічними характеристиками модифікованих поверхневих шарів, що сприяє підвищенню мікротвердості поверхні, її зносостійкості залежно від умов експлуатації. На підставі енергетичних підходів розроблено модель поверхневих процесів, запропоновано систему аналітичних показників, які корелюють з результатами обробки у реальних технологічних режимах у взаємозв'язку з їх параметрами (температура поверхні, тиск газового середовища, його склад, тривалість обробки, електричні характеристики розряду - напруга та густина струму). Зроблено експериментальну перевірку запропонованої моделі на титанових сплавах різних марок. З урахуванням вимог подальшої експлуатації обгрунтовано шляхи оптимізації технології керованого формування трибологічних систем на поверхні титанових сплавів за допомогою низькотемпературного безводневого азотування у тліючому розряді.

  Скачати повний текст

Створено нові конструкційні корозійностійкі титанові сплави з оптимальним поєднанням механічних і службових характеристик. Одержано експериментальні залежності і встановлено закономірності впливу модифікування ітрієм на структуроутворення, механізми руйнування, механічні та службові характеристики литих і деформованих титанових сплавів. Здійснено промислову апробацію розроблених складів титанових сплавів, наведено рекомендації щодо їх промислового використання.

  Скачати повний текст