к.т.н., с.н.с.
Cand. Sci. (Eng.), Senior Research
м.н.с.
Junior Researcher
к.т.н., с.н.с.
Cand. Sci. (Eng.), Senior Research
Исследованы микроструктурные изменения и механические свойства титанового сплава ВТ-20 и композита на его основе, содержащего 3 мас. % TiB2 в исходной шихте, подвергнутых горячей прокатке при температуре 800 °C с накопленной степенью деформации 80 %. В исходном литом состоянии матрица характеризуется двухфазной структурой (α + β), а упрочняющая фаза в композите представлена волокнами боридов TiB со средней длиной примерно 25 – 30 мкм и отношением длины к диаметру L/D ≈ 10 – 12, что обеспечивает более высокую прочность, но в то же время приводит к охрупчиванию. Горячая прокатка влияет на структуру сплава ВТ-20 и композита на его основе. В композите наблюдается интенсивная фрагментация волокон TiB: средняя длина уменьшается примерно до 4 – 5 мкм, величина L/D снижается до 2 – 3, при этом бориды распределяются более равномерно по всему объему образца. Изменение структуры сопровождается существенными повышением механических свойств: при комнатной температуре прочность прокатанного композита достигает 1130 МПа по сравнению с 1000 МПа у исходного литого сплава, что объясняется измельчением боридов по длине и структуры матрицы, что ведет к упрочнению. При температуре 700 °C сохраняется существенно более высокая прочность композита в ходе испытаний на растяжение (290 МПа против 180 МПа у сплава), тогда как относительное удлинение у композита оказывается ниже, но остается приемлемым для многих высокотемпературных применений (180 % у композита против 320 % у сплава).
Microstructural changes and mechanical properties of titanium alloy VT-20 and a composite based on it containing 3 wt are investigated. % TiB2 in the initial charge subjected to hot rolling at a temperature of 800 °C with an accumulated degree of deformation of 80 %. In the initial cast state, the matrix is characterized by a two–phase structure (α + β), and the reinforcing phase in the composite is represented by TiB boride fibers with an average length of about 25 ‒ 30 microns and a length–to-diameter ratio of L/D ≈ 10 ‒ 12, which provides higher strength, but at the same time leads to embrittlement. Hot rolling leads to the grinding of the structure of the VT-20 alloy and the composite based on it. Intense fragmentation of TiB fibers is observed in the composite: the average length decreases approximately to 4-5 microns, the L/D value decreases to 2 ‒ 3, while the borides are distributed more evenly throughout the sample volume. The change in structure is accompanied by a significant increase in mechanical properties: at room temperature, the strength of the rolled composite reaches 1130 MPa compared to 1000 MPa for the initial alloy, which is explained by the grinding of borides along the length and structure of the matrix, which leads to hardening. At a temperature of 700 °C, the composite retains a significantly higher tensile strength (290 MPa versus 180 MPa for alloy), while the elongation of the composite is lower, but remains acceptable for many high-temperature applications (180 % for composite versus 320 % for alloy).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.