Исследование влияния структурных и температурных факторов на формирование субмикрокристаллической структуры в титане, легированном кислородом

Abstract

RU: Цель. Проведение интенсивной пластической деформации для титановых сплавов с повышенным содержанием кислорода связано с рядом трудностей, возникающих еще на стадии введения кислорода в титановые сплавы. Температурные параметры деформации существенно влияют на возможность получения субмикрокристаллической структуры в кислородсодержащих титановых сплавах независимо от способа введения кислорода в них. Методика. В качестве исходных заготовок для интенсивной пластической деформации применяли слитки титана с различным содержанием кислорода, полученные вакуумно-дуговым переплавом. Кислород вводили в слитки двумя способами: посредством газовой фазы при восстановлении титана губчатого и введением кислородсодержащих соединений в шихту при переплаве. Интенсивную пластическую деформацию осуществляли методом винтовой экструзии. Результаты. Рассмотрено влияние температуры деформации на эффективность интенсивной пластической деформации титановых сплавов, легированных кислородом. Установлены причины разрушения части заготовок, изготовленных из титана с кислородсодержащими соединениями, в процессе деформации методом винтовой экструзии. На основе измерения микротвердости и микроструктурных исследований определены оптимальные температурные режимы интенсивной пластической деформации. Научная новизна. Расширены представления о совместном влиянии структурных и температурных факторов на деформацию титановых сплавов с повышенным содержанием кислорода. Практическая значимость. Использование кислородсодержащих титановых сплавов с субмикрокристаллической структурой с повышенными механическими характеристиками при сохранении низкой стоимости позволит применять их взамен сложнолегированных сплавов.

UK: Мета. Проведення інтенсивної пластичної деформації для титанових сплавів з підвищеним вмістом кисню пов’язано з рядом складнощів, які виникають ще на стадії введення кисню в титанові сплави. Температурні параметри деформації суттєво впливають на можливість отримання субмікрокристалічної структури в кисневмісних титанових сплавах незалежно від способу введення кисню в них. Методика. В якості вихідних заготовок для інтенсивної пластичної деформації використовували зливки титану з різним вмістом кисню, отримані вакуумно-дуговим переплавом. Кисень вводили у зливки двома способами: через газову фазу при відновленні титану губчатого та введенням кисневмісних з’єднань до шихти під час переплаву. Інтенсивну пластичну деформацію проводили за методом гвинтової екструзії. Результати. Розглянуто вплив температури деформації на ефективність інтенсивної пластичної деформації титанових сплавів, легованих киснем. Встановлено причини руйнування частини заготовок, виготовлених з титану з кисневмісними з’єднаннями, в процесі деформації за методом гвинтової екструзії. На основі вимірювання мікротвердості та мікроструктурних досліджень визначено оптимальні температурні режими інтенсивної пластичної деформації. Наукова новизна. Розширено уявлення про спільний вплив структурних та температурних факторів на деформацію титанових сплавів з підвищеним вмістом кисню. Практична значимість. Використання кисневмісних титанових сплавів з субмікрокристалічною структурою з підвищеними механічними властивостями при збереженні низької вартості дозволяє застосовувати їх замість складно легованих сплавів.

EN: Object. Severe plastic deformation realization for titanium alloys with increased oxygen contents is associated with a range of complicacies that arise on step of oxygen introduction into titanium alloys. Temperature deformation parameters considerably influence capability of submicrocrystalline structure obtaining in oxygen-containing titanium alloys regardless of oxygen introduction method. Methodology. Titanium ingots with varied oxygen content obtained after vacuum-arc refining were exploited as incoming billet for severe plastic deformation. Oxygen was introduced into ingots by two methods: during reduction through gaseous phase and by introduction of oxygenated compounds into charge during refining. Severe plastic deformation was carried out by method of screw extrusion. Results. Deformation temperature influence on efficiency of severe plastic deformation for oxygen alloyed titanium was considered. Rupture reasons of some billet parts, obtained from titanium with oxygen-containing compounds, during deformation process by method of screw extrusion were ascertained. Based on microhardness measurement and microstructure investigation optimal temperature modes of severe plastic deformation were determined. Scientific novelty. Conception about joint influence of structure and temperature factors on deformation of titanium alloys with increased oxygen content was extended. Practical value. Utilization of oxygen-containing titanium alloys with submicrocrystalline structure and increased mechanical properties with low cost saving allows to use them instead of complexly-alloyed ones.