Скачати повний текст

Дисертацію присвячено теоретичному визначенню концентраційно-температурних областей стійкості гексагональної щільно упакованої (ГЩУ) гратки і ОЦК твердих розчинів титану ізоморфного (Ti-Mo, Ti-Ta, Ti-Nb, Ti-V) та евтектоідного (Ti-Fe, Ti-Cr) типів по відношенню до ізоструктурних фазових перетворень та їх можливого впливу на кристалічну будову мартенситних фаз. Показано, що ГЩУ твердий розчин є нестійким по відношенню до атомного впорядкування із формуванням антифазних ізоструктурних доменів у всіх вивчених сплавах, проте лише в сплавах ізоморфного типу характер модуляції концентрації при атомному впорядкуванні сприяє орторомбічному спотворенню кристалічної гратки, а перехід до впорядкованого стану відбувається при відносно високих температурах, що в результаті приводить до утворення орторомбічного мартенситу. Запропоновано методологію розрахунку кристалогеометричних параметрів орторомбічного мартенситу, з допомогою якої знайдено пояснення ефекту монодоменізації пластин мартенситу, а також передбачено аномальну поведінку сплавів системи Ti-Nb із збільшенням вмісту ніобію.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Розкрито закономірності зміни фазового складу поверхневих шарів титанових сплавів під час взаємодії з киснеазотвмісним середовищем. Розроблено основні вимоги до структурно-фазового стану нітридних та оксинітридних шарів для забезпечення тривалої працездатності промислових титанових сплавів у середовищах соляної, сірчаної та фосфорної кислот. Розглянуто вплив температурно-часових параметрів азотування на характеристики азотованого шару, дефектність і шорсткість нітридної плівки, її гомогенність за фазовим складом. Визначено роль структурно-фазового стану та параметрів термодифузійних шарів у захисті від корозії титанових сплавів. Запропоновано технологічні схеми формування гомогенних за фазовим складом нітридних шарів за умов, що температури нижчі за температуру поліморфного перетворення титану (750...850 C). Розроблено шляхи формування захисних оксинітридних шарів в азотвмісному середовищі.

  Скачати повний текст

Розроблено фізико-хімічні основи інтенсифікації термодифузіонного насичення титанових сплавів у молекулярному азоті. Оцінено ефективність та умови використання чинників інтенсифікації - температури, циклічної зміни температури, парціального тиску азоту. Встановлено вплив вихідної текстури деформації на інтенсивність взаємодії титанових сплавів з азотом. Розвинуто модельні уявлення про фазоутворення на поверхні титанових сплавів у азоті, що містить кисень. Виявлено особливості поверхневих нітридних плівок, сформованих за умов термоциклування. Запропоновано механізм формування оксинітридів на поверхні титанових сплавів. Встановлено взаємозв'язок між чинниками інтенсифікації та морфологією азотованих шарів титанових сплавів. Вперше запропоновано підходи до інженерії поверхні титанових сплавів у процесі азотування, що дозволяє керувати структурно-фазовим станом приповерхневих шарів і забезпечувати регламентований рівень поверхневого зміцнення. Отримані структурно-фазові стани приповерхневих шарів проаналізовано, зважаючи на їх функціональну придатність. Оптимізовано режими та схеми хіміко-термічної обробки для формування азотованих шарів з підвищеною зносо- та корозійною тривкістю.

  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

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

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

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

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

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

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

  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

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

Розглянуто питання створення нової установки для одержання губчастого титану з цикловим зніманням 3,8 т у порівнянні з 0,87 т/цикл у промисловості України. Розроблено нові технології відновлення титану з тетрахлориду титану магнієм і вакуумної сепарації реакційної маси, що утворюється в процесі відновлення, з одержанням губчастого титану вищих сортів. Проаналізовано розподіл домішкових елементів у об'ємі блоку губчастого титану. Визначено кореляційну залежність між збільшенням вмісту залишкового хлору в губчастому титані та вмістом водню в газовій фазі над розплавом. Доведено, що в процесі індукційної плавки вміст водню в зливку підкоряється закону Сівертса, а в процесі плазмової плавки вміст водню в металі перевищує рівноважний. Описано нову технологію виплавки зливків з підвищеним вмістом хлору на основі першої переплавки губчастого титану в індукційній печі з секційним кристалізатором та другої переплавки у вакуумно-дугових, електронно-променевих та плазмово-дугових печах. Проведено дослідження щодо виготовлення фасонного титанового литва з застосуванням комбінованого електрода.

  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

  Скачати повний текст