ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА И МЕХАНИЗМЫ УПРОЧНЕНИЯ КОМПОЗИТА Ti/TiB, ПОЛУЧЕННОГО ИСКРОВЫМ ПЛАЗМЕННЫМ СПЕКАНИЕМ

Авторы

  • Максим Сергеевич Озеров Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-2732-0579
  • Виталий Сергеевич Соколовский Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0001-5607-2765
  • Елизавета Андреевна Поволяева Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-9103-5182
  • Елена Ивановна Ноздрачева Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0001-9554-2651
  • Сергей Валерьевич Жеребцов Белгородский государственный национальный исследовательский университет https://orcid.org/0000-0002-1663-429X

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2022-4(42)-80-85

Ключевые слова:

металломатричный композит, искровое плазменное спекание, бориды, микроструктура, механические свойства, растровая электронная микроскопия, механизмы упрочнения

Аннотация

Металломатричный композит Ti/TiB был получен методом искрового плазменного спекания при температуре 1000 °C. В исходном состоянии микроструктура композита Ti/TiB состояла из игольчатых волокон TiB, неравномерно распределенных в матрице титана. РЭМ показала, что видимый диаметр волокон TiB варьировался вшироком диапазоне: от десятков до нескольких сотен нанометров. Средний диаметр волокон TiB в исходном состоянии составляет 163 ± 35 нм. Горячая прокатка привела к выравниванию фрагментированных частиц-волоконTiB в направлении прокатки.Видимая средняя длина волоконTiB уменьшилась с 8 ± 4 до 3,0 ± 1,2 мкм, вероятно, в результате обрыва волокон при деформации. Установлено, что после горячей прокатки композит обладает повышенным пределом текучести и значительно улучшенными показателями пластичности по сравнению с исходным состоянием: горячекатаный образец разрушился при степени деформации на сжатие 25%, тогда как пластичность для исходного состояния составляла 12%.Предел текучести составил 930 и 1200МПа для исходного и горячекатаного состояний. Прогнозируемая теоретическая прочность, рассчитанная путем суммирования вклада всехмеханизмов упрочнения, составляет 1946МПа, что выше экспериментального значения 1200 МПа. Дисперсионное упрочнение обломками волокон TiB вносит наиболее заметный вклад в общую прочность композита (934МПа или 50%).

Биографии авторов

Максим Сергеевич Озеров, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

к.т.н., научный сотрудник

Виталий Сергеевич Соколовский, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

к.т.н., научный сотрудник

Елизавета Андреевна Поволяева, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

младший научный сотрудник

Елена Ивановна Ноздрачева, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

младший научный сотрудник

Сергей Валерьевич Жеребцов, Белгородский государственный национальный исследовательский университет

д.т.н., доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории объемных наноструктурных материалов

Библиографические ссылки

Leyens C., Peters M. Titanium and titanium alloys. Fundamentals and applications. Wiley- VCH: Weinheim, 2003. 499 p.

Godfrey T.M.T., Goodwin P.S., Ward-Close C.M. Titanium particulate metal matrix composites – Reinforcement, production methods, and mechanical properties // Adv. Eng. Mater. 2000. Vol. 2. P. 85–91.

Lindroos V.K., Talvitie M.J.J. Recent advances in metal matrix composites // Mater. Process. Technol. 1995. Vol. 53. P. 273–284.

Radhakrishna Bhat B.V., Subramanyam J., Bhanu Prasad V.V. Preparation of Ti-TiB-TiC & Ti-TiB composites by in-situ reaction hot pressing // Mater. Sci. Eng. A. 2002. Vol. 325. P. 126–130.

Ozerov M., Klimova M., Vyazmin A., Stepanov N., Zherebtsov S. Orientation relationship in a Ti/TiB metal-matrix composite // Mater. Lett. 2017. Vol. 186. P. 168–170.

Morsi K., Patel V.V. Processing and properties of titanium–titanium boride (TiBw) matrix composites – a review // J. Mater. Sci. 2007. Vol. 42. P. 2037–2047.

Ragulya A.V. Fundamentals of spark plasma sintering, in encyclopedia of materials. Science and Technology. Eds. K.H. Jürgen Buschow et al.). 2010. 5 p.

Feng H., Zhou Yu, Jia D., Meng Q., Rao J. Growth mechanism of in situ TiB whiskers in spark plasma sintered TiB/Ti metal matrix composites // Cryst. Growth Des. 2006. Vol. 7. P. 1626–1630.

Huang L., Cui X., Geng L., Fu Y. Effects of rolling deformation on microstructure and mechanical properties of network structured TiBw/Ti composites // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2012. Vol. 22. P. 79–83.

Gaisin R.A., Imayev V.M., Imayev R.M. Effect of hot forging on microstructure and mechanical properties of near α titanium alloy/TiB composites produced by casting // J. Alloys Compd. 2017. Vol. 723. P. 385–394. http://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.06.287

Zherebtsov S., Ozerov M., Stepanov N., Klimova M. Structure and properties of Ti/TiB metal–matrix composite after isothermal multiaxial forging // Acta Phys. Pol. A. 2018. Vol. 134. P. 695–698. http://doi.org/10.12693/APhysPolA.134.695

Ozerov M., Klimova M., Sokolovsky V., Ste- panov N., Popov A., Boldin M., Zherebtsov S. Evolution of microstructure and mechanical properties of Ti/TiB metal matrix composite during isothermal multiaxial forging // J. Alloys Compd. 2019. Vol. 770. P. 840–848. http://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.08.215

Huang L., Cui X., Geng L., Fu Y. Effects of rolling deformation on microstructure and mechanical properties of network structured TiBw/Ti composites // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2012. Vol. 22. P. 79–83. http://doi.org/10.1016/S1003-6326(12)61687-2

Chen B., Shen J., Ye X., Jia L., Li S., Umeda J., Takahashi M., Kondoh K. Length effect of carbon nanotubes on the strengthening mechanisms in metal matrix composites // Acta Mater. 2017. Vol. 140. P. 317–325.

Koo M.Y., Park J.S., Park M.K., Kim K.T., Hong S.H. Effect of aspect ratios of in situ formed TiB whiskers on the mechanical properties of TiBw/Ti-6Al-4V composites // Scr. Mater. 2012. Vol. 66. P. 487–490.

Munir K.S., Zheng Y., Zhang D., Lin J., Li Y., Wen C. Improving the strengthening efficiency of carbon nanotubes in titanium metal matrix composites // Mater. Sci. Eng. A. 2017. Vol. 696. P. 10–25.

Conrad H. Effect of interstitial solutes on the strength and ductility of titanium // Prog. Mater. Sci. 1981. Vol. 26. P. 123–403.

Frost. H.J., Ashby M.F. Deformation-Mechanism Maps. Pergamon Press: Oxford, UK, 1982. P. 1–166.

Godfrey T.M.T., Goodwin P.S., Ward-Close C.M. Titanium particulate metal matrix composites – Reinforcement, production methods, and mechanical properties. Adv. Eng. Mater. 2000. Part 2. P. 85–91.

Estrin Y., Toth L.S., Molinari A., Brechet Y. A dislocation-based model for all hardening stages in large strain deformation // Acta Mater. 1998. Vol. 46. P. 5509–5522.

Ardell A.J. Precipitation hardening //Metall.Mater. Trans.A. 1985.Vol. 16 (12). P. 2131–2165.

Gladman T. Precipitation hardening in metals // Mater. Sci. Technol. 1999. Vol. 15. P. 30–36.

Zherebtsov S., Ozerov M., Stepanov N., Klimova M., Ivanisenko Y. Effect of highpressure torsion on structure and microhardness of Ti/TiB metal matrix composite // Metals. 2017. Vol. 7. P. 507.

Загрузки

Опубликован

30.12.2022

Как цитировать

Озеров, М. С., Соколовский, В. С., Поволяева, Е. А., Ноздрачева, Е. И., & Жеребцов, С. В. (2022). ГОРЯЧАЯ ПРОКАТКА И МЕХАНИЗМЫ УПРОЧНЕНИЯ КОМПОЗИТА Ti/TiB, ПОЛУЧЕННОГО ИСКРОВЫМ ПЛАЗМЕННЫМ СПЕКАНИЕМ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(4), 80–85. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2022-4(42)-80-85

Выпуск

Раздел

Металлургия и материаловедение