Описаны особенности диффузионной сварки титановых пористо-компактных заготовок. Проанализировано влияние на формирование соединения и уплотнение пористого материала технологических параметров сварки, микроструктуры соединяемых материалов, физико-химического состояния свариваемых поверхностей. Определены параметры диффузионной сварки пористых и компактных титановых заготовок. Рассмотрена задача придания пористым заготовкам свойств металлокерамики. Освещены условия, обеспечивающие насыщение пористого материала по всему объему. Раскрыта зависимость характеристик пористого титана и сварного соединения в целом от параметров химико-термической обработки.

З використанням методу накочування створено градієнтну деформаційну наноструктуру в титані технічної чистоти, який потім був зварений за допомогою деформаційної технології. Дослідження структури шва виявили повну перекристалізацію приконтактної ділянки. Місце зварювання виявлено за характерним розташуванням неметалевих включень, які розташовуються вздовж лінії шва. Продемонстровано позитивну роль поверхневого деформування при деформаційному зварюванні.

Досліджено зміну шорсткості поверхні зварних з'єднань титанових сплавів після термообробки за різних температур і технологічних середовищ; визначено вплив облагороджувального травлення після повітряного відпалу на параметри шорсткості. Шорсткість поверхні зварних з'єднань виміряно по основному металу та в зоні термічного впливу. Показано, що для листових зварних з'єднань сплаву ВТ1-0 є характерною суттєва різниця у характеристиках шорсткості основного металу та зони термічного впливу. Ця відмінність є типовою як для листів після зварювання, так і для термооброблених в обох газових середовищах за різних температур. Збільшення температури відпалу (400 - 630 <$E symbol Р>C) на повітрі сприяє покращанню шорсткості поверхні зон термічного впливу й основного металу зварних з'єднань сплавів ВТ1-0 і ПТ7М (Ti - 2,5Al - 3,0Zr), що пов'язано з формуванням оксидної плівки. Показано, що облагороджувальне травлення листових зварних з'єднань титанових сплавів ВТ1-0 і ПТ7М після відпалу на повітрі, не збільшуючи шорсткості поверхні у порівнянні з вихідним станом, неоднозначно впливає на її величину в зоні термічного впливу й основного металу. Показано, що вакуумний відпал зварних з'єднань титанових сплавів за високих температур (ВТ1-0 - 550 <$E symbol Р>C, ПТ7М - 630 <$E symbol Р>C) призводить до незначного погіршення шорсткості поверхні в зоні термічного впливу й основного металу.

Проанализировано развитие упругопластических деформаций при сварочном нагреве и охлаждении образцов <$E gamma>-сплава алюминида титана расчетными методами. Определен уровень остаточных продольных напряжений в пластинах сплава толщиной 5 - 17 мм при ЭЛС в зависимости от температуры предварительного подогрева и отжига сварных соединений после сварки. Установлено, что предупреждение образования поперечных трещин в швах сплава 47ХД, выполненных однопроходной ЭЛС на металле толщиной до 17 мм включительно, обеспечивается предварительным подогревом образцов до 400 - 500 <$E symbol Р>C и отжигом сварных соединений в интервале температур 800 - 900 <$E symbol Р>C в течение 10 - 15 мин.

Изучены структурно-фазовые превращения в образцах сварных соединений двух опытных жаропрочных псевдо-alpha- и alpha + beta многокомпонентных титановых сплавов, легированных кремнием, полученных электронно-лучевой сваркой. Выполнены аналитические оценки конкретного (дифференцированного) вклада различного типа структур и фазовых образований, формирующихся в околошовной зоне, в показатели прочностных характеристик, а также в распределение локальных внутренних напряжений в исследуемых зонах сварки.

Представлены результаты исследований формирования соединений при сварке трением (СТ) титанового сплава ВТ3-1, который используется в конструкции осевого компрессора авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Цель работы - оптимизация режима СТ сплава ВТ3-1, исходя из возможности ее реализации на современном оборудовании для линейной сварки трением (ЛСТ) применительно к изготовлению и ремонту моноколес ГТД, так называемых блисков. Определение оптимальных значений параметров режима СТ выполняли на основе результатов механических испытаний на разрыв, металлографических исследований и измерения микротвердости сварных соединений, полученных при СТ на воздухе и в защитной газовой среде (аргоне). Установлено, что при СТ сплава ВТ3-1 получение качественных (бездефектных) соединений возможно в широком диапазоне изменения технологических параметров при условии обеспечения заданного значения суммарной осадки при сварке. Показатели прочности соединений превышают соответствующие показатели для основного металла сплава ВТ3-1. В результате интенсивной термомеханической деформации при температурах, превышающих температуру (<$E beta>-перехода сплава ВТ3-1 и быстрого охлаждения после СТ, металл в зоне соединения имеет мелкозернисгую динамически рекрисгаллизованную структуру и повышенную твердость. На основе полученных результатов оптимизирован режим СТ титанового сплава ВТ3-1 при сравнительно низкой линейной скорости относительного перемещения заготовок, которая технически достижима при ЛСТ титановых сплавов на современном оборудовании.

В связи со значительной трудоемкостью экспериментальных исследований представляется актуальным применение математических методов для оценки влияния параметров термического цикла сварки на структурные превращения в зоне термического влияния (ЗТВ). Методами математического моделирования изучено влияние термического цикла аргонодуговой сварки на форму и размеры сварного шва, протяженность ЗТВ и на кинетику структурных превращений в металле ЗТВ на примере аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высокопрочного титанового сплава ВТ23. Расчеты по трехмерной математической модели тепловых процессов в титане при сварке, основу которой составляет дифференциальное уравнение теплопроводности, осуществляли с применением пакета прикладных программ на основе метода конечных элементов. Проведенные расчеты позволили определить размеры и форму шва и ЗТВ, в которых протекают полиморфные превращения с образованием <$E alpha>-, <$E alpha symbol Т>- и <$E beta>-фаз. Расчеты показали, что образование <$E alpha symbol Т>-фазы возможно в металле сварного шва, который имеет наибольшие скорости охлаждения. На изученных режимах при скоростях сварки 10 м/ч образования малопластичной <$E omega>-фазы не происходит в связи со сравнительно малыми скоростями охлаждения в интервале температур 500 - 600 <$E symbol Р>C. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологии сварки перспективных титановых сплавов.

Припои системы Ti - Zr - Ni - Cu как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии находят широкое применение при пайке титана и его сплавов. Утверждается, что при пайке аморфными припоями создаются особые условия получения соединений. При этом не обсуждается вопрос влияния величины зазора под пайку. Этот вопрос исследован в настоящей работе. Для проведения сравнительных металлографических исследований соединений спаяны в вакууме специальные образцы с фиксированным переменным зазором титанового сплава марки ОТ4 (Ti - 3Al - 1,5Mn) с помощью припоя Ti - 23Cu - 12Zr - 12Ni в аморфном и кристаллическом состоянии. Установлено, что микроструктура и химический состав фаз, кристаллизующихся в широком участке шва соединений, полученных с помощью аморфного припоя Ti - 23Cu - 12Zr - 12Ni, аналогичны структуре широких паяных швов, полученных с помощью литого припоя этого же состава. В структуре четко фиксируются первичные зерна твёрдого раствора и эвтектика. В капиллярных зазорах швом является диффузионная зона с общими зернами основного металла, обогащенными элементами припоя, как в случае пайки аморфным, так и кристаллическим припоем. Диффузионные процессы, протекающие на межфазной границе, находят подтверждение в полученных результатах рентгеноспектральных исследований. Так, при концентрации циркония в шве равном 16,39 мас. % на расстоянии примерно 100 мкм вглубь паяемого металла его концентрация уменьшается до 1,22 мас. %, а на расстоянии до 150 мкм цирконий вовсе не обнаруживается. На основании результатов металлографических исследований и рентгеноспектрального микроанализа титановых соединений показано, что определяющим фактором при фор

мировании микроструктуры паяных швов является величина паяльного зазора, которая обуславливает морфологическое строение шва.

Акцентовано увагу на вирішенні важливої науково-прикладної проблеми відновлення виробів зі складнолегованих (α+β)-титанових сплавів. Розроблено модифіковані присадкові матеріали із титанових сплавів з субмікрокристалічною структурою, які формують рівновісний і пластинчастий тип структури в зварних з'єднаннях титанових сплавів, що забезпечує в них механічні властивості на рівні 0,9 від основного металу. Розширено зони можливого ремонту роторних деталей газотурбінних двигунів. Результати роботи впроваджено на ДП "ЗТМК", очікуваний річний економічний ефект складає 5 205,0 тис. грн., та на ПАТ "Мотор Січ" становить 160,481 тис. грн.

Показана эффективность применения электронно-лучевой сварки (ЭЛС ) для получения равнопрочного сварного соединения из проката технического титана толщиной 35 мм, упрочненного азотом до 0,1 мас. % в процессе дугошлакового переплава (ДШП). Данные рентгеноспектрального анализа свидетельствуют о равномерном распределении азота, алюминия, титана, железа, кислорода как в прокате ДШП, так и в сварном соединении. Металлографические исследования подтвердили получение качественного сварного соединения без трещин, пор и других дефектов. Металл шва и основной металл характеризуются однородной структурой. Установлено равномерное распределение твердости HB и микротвердости HV в листовом техническом титане и полученном сварном соединении. При содержании в титане до 0,1 мас. % азота твердые включения нитрида титана отсутствуют и в листовом прокате ДШП, и в металле шва, выполненного ЭЛС.

Отмечено, что благодаря отличной коррозионной стойкости, высокому отношению прочности к весу и высокой рабочей температуре титан и титановые сплавы находят успешное применение в различных областях, включая медицинскую и аэрокосмическую промышленности. Среди надежных методик обработки лазерная сварка может обеспечить существенное преимущество для титановых сплавов из-за ее точности, возможности быстрой обработки и контроля параметров. Параметры Nd:YAG-лазера, такие как диаметр и форма сварного пятна, энергия и длительность импульса, скорость подачи, пиковая мощность и частота повторения, непосредственно или синергетически влияют на качество швов импульсной сварки и их морфологию. В данном исследовании поверхность листа титанового сплава Ti6Al4V толщиной 1,5 мм обрабатывалась импульсным Nd:YAG-лазером типа SigmaLaser^®300. Исследованы влияние диаметра сварного пятна на морфологию шва и воздействия на поверхность. Качество шва и поверхности описаны в терминах морфологии сварного шва и микротвердости.

Отмечено, что сварные соединения высокопрочных титановых сплавов, выполненные дуговой сваркой, имеют, как правило, неудовлетворительные значения показателей механических свойств, особенно пластичности в состоянии после сварки по сравнению с основным металлом. Оценено влияние термического цикла сварки, типа присадочного металла и последующей термообработки на структуру и свойства сварных соединений двухфазных высоколегированных титановых сплавов, имеющих sigmaв >> 1000 МПа. Изучены свойства и структура сварных соединений высокопрочных титановых сплавов ВТ 23, Т110 и опытного сплава Ti - 6,5Al - 3Mo - 2,5V - 4Nb - 1Cr - 1Fe - 2,5Zr, выполненных аргонодуговой сваркой с применением присадочных проволок, отличающихся по своему составу от основного металла. Соединения сложнолегированного титанового сплава Ti - 6,5Al - 3Mo -2,5V -4Nb -1Cr - 1Fe - 2,5Zr целесообразно выполнять аргонодуговой сваркой с применением присадочной проволоки ВТ 1-00св, на режимах, обеспечивающих сквозное проплавление и содержание составляющих проволоки в металле шва на уровне 10 %, в сочетании с последующим высокотемпературным отжигом.

Отмечено, что дуговая сварка вольфрамовым электродом в среде аргона остается наиболее распространенным, относительно простым и универсальным способом изготовления конструкций из титановых сплавов. Сварку можно осуществлять в различных пространственных положениях и достаточно быстро переналаживать оборудование при изменении типа соединения и толщины свариваемого металла. Цель работы - изучение и сравнение структуры и механических свойств проплавленного металла высокопрочных титановых сплавов с дисперсионным упрочнением и без, выполненных аргонодуговым способом. Показано, что в сравнении с титановым сплавом ВТ 23, у опытного дисперсионно-упрочненного сплава показатели прочности проплавленного металла выше, но пластичность и ударная вязкость крайне низкие, поэтому для него этот вид сварки и термообработки не рекомендуются.

Титановые сплавы имеют высокую прочность и коррозионную стойкость в широком диапазоне температур. При разработке перспективных сплавов необходимо повышать как рабочие температуры деталей и узлов будущих двигателей, так и их удельную прочность. Изучено влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства сварных соединений, выполненных электронно-лучевой сваркой экспериментальных титановых сплавов, легированных кремнием - псевдо <$E alpha>-сплава Ti - 5,6Al - 2,2Sn - 3,5Zr - 0,4Mo - 1V - 0,6Si и (<$E alpha~+~beta>)-сплава Ti - 4,3Al - 4,4Sn - 6Zr - 1,6Mo - 0,7V - 4,3Nb - 0,4Si. Сварные соединения дисперсионно-упрочненного титанового (<$E alpha~+~beta>)-сплава Ti - 4,3Al - 4,4Sn - 6Zr - 1,6Mo - 0,7V - 4,3Nb - 0,4Si имеют более высокий предел прочности, достигающий 1277 МПа, что соответствует 90 % прочности самого сплава. Долговременная прочность <$E sigma 100> при температуре 600 <^>oC сварного соединения титанового сплава Ti - 4,3Al - 4,4Sn - 6Zr - 1,6Mo - 0,7V - 4,3Nb - 0,4Si составляет около 260 МПа, что находится на уровне 93 % длительной прочности основного металла.

Досліджено структуру та властивості зварних з'єднань (ЗЗ) високоміцних складнолегованих титанових сплавів (ВСТС) ВТ 23, Т 110, ВМТС 17. Запропоновано новий титановий сплав восьмикомпонентної системи легування Ti-5Al-3Mo-2V-4Nb-1Cr-1Fe-2,5Zr із межею міцності у відпаленому стані більше 1200 МПа. Методом пробних закалок визначено температуру поліморфного перетворення цього сплаву (960 ... 970 °С). Встановлено, що мікроструктура ВСТС Ti-5Al-3Mo-2V-4Nb-1Cr-1Fe-2,5Zr із розміром пластин α-фази в межах 1 ... 1,5 мкм і розміром пластин β-фази в межах 150 ... 200 мкм забезпечує найбільший показник відносного подовження (δ ＞ 12 %) як основного металу, так і ЗЗ. Розширено уявлення щодо впливу термічної обробки на структурні та механічні властивості двофазних ВСТС. Встановлено, що термообробка ЗЗ ВСТС за температури 800 - 900 °С з охолодженням на повітрі призводить до розпаду метастабільної β-фази з виділенням дисперсних α- і β-фаз і забезпечує високі значення міцності ЗЗ на рівні не менше 0,9 від міцності основного металу за умови задовільної ударної в'язкості та пластичності.

Приведены результаты исследований влияния фторидов редкоземельных металлов на структурные изменения металла шва титанового сплава ВТ22 с целью использования их в составе флюсового наполнителя опытной порошковой проволоки для сварки этого сплава. Показано, что в швах, выполненных аргонодуговой сваркой на сплаве ВТ22 по флюсу, состоящему из фторидов редкоземельных металлов, наблюдается измельчение <$Ebeta>-зерен. Введение LaF3 в сердечник опытной порошковой титановой проволоки ППТ-22 в комплексе с термической обработкой позволило повысить ударную вязкость сварных швов при аргонодуговой сварке сплава ВТ22 в 2 раза - до 30,6 Дж/см<^>2.

Приведены результаты испытаний высокоскоростной ротационной сварки титановых сплавов Ti64 ELI и CP-Ti, используемых, среди прочего, при изготовлении хирургических инструментов. Кроме того, в статье представлены результаты испытаний, связанные с процессом сварки и образованием стыка. Качество сварных швов оценено на основе неразрушающего контроля и механических испытаний (статические испытания на растяжение и испытания на изгиб). Испытания привели к идентификации корреляции между условиями высокоскоростной ротационной сварки при соединении титановых сплавов, т. е. Ti64 ELI и CP-Ti, и качества сварных швов. Получены оптимальные диапазоны параметров процесса сварки, обеспечивающие более высокие показатели прочности соединений.

Конструкционные псевдо-<$E beta>-титановые сплавы нашли широкое применение в изделиях авиа- и ракетостроения. Однако при получении сварных соединений псевдо-<$E beta>-сплавов методом сварки плавлением возникают трудности, связанные с изменением структуры и образованием метастабильных фаз в сварном соединении. С помощью разработанной математической модели процесса аргонодуговой сварки неплавящимся электродом, исследовано влияние термического цикла сварки на форму шва, скорости охлаждения и структуру металла сварного соединения из псевдо-<$E beta>-титанового сплава ВТ19. Установлено количество фаз в металле шва, зоне термического влияния и основном металле, спрогнозирован фазовый состав и его влияние на механические свойства сварных соединений.