RU2503738C2 - METHOD OF THERMAL TREATMENT OF CAST SLABS FROM HYPEREUTECTIC INTERMETALLIDE ALLOYS BASED ON PHASES γ-TiAl+α2-Ti3Al - Google Patents
METHOD OF THERMAL TREATMENT OF CAST SLABS FROM HYPEREUTECTIC INTERMETALLIDE ALLOYS BASED ON PHASES γ-TiAl+α2-Ti3Al Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503738C2 RU2503738C2 RU2012108215/02A RU2012108215A RU2503738C2 RU 2503738 C2 RU2503738 C2 RU 2503738C2 RU 2012108215/02 A RU2012108215/02 A RU 2012108215/02A RU 2012108215 A RU2012108215 A RU 2012108215A RU 2503738 C2 RU2503738 C2 RU 2503738C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperatures
- phase
- cooling
- phase region
- alloys
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способам термической обработки литых заготовок из заэвтектоидных интерметаллидных сплавов на основе фаз γ-TiAl и α2-Ti3Al. Способ может быть использован для получения из этих материалов в промышленных масштабах литых заготовок с регламентированной структурой. В частности, способ может быть использован при обработке литых заготовок, используемых для изготовления деталей газотурбинных двигателей и наземных энергетических установок. The invention relates to methods for heat treatment of cast billets from hypereutectoid intermetallic alloys based on γ-TiAl and α 2 -Ti 3 Al phases. The method can be used to obtain cast billets with a regulated structure from these materials on an industrial scale. In particular, the method can be used in the processing of cast billets used for the manufacture of parts for gas turbine engines and ground-based power plants.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Заэвтектоидные (фиг.1) интерметаллидные сплавы на основе фаз γ-TiAl и α2-Ti3Al (далее (γ+α2)-сплавы) характеризуются высокой жаропрочностью, жаростойкостью, стойкостью к окислению и горению, высоким модулем упругости, сохраняющимся до температуры хрупко-вязкого перехода (≈800°C). Потенциальные рабочие температуры (γ+α2)-сплавов составляют 600…800°C, возможные области применения - прежде всего, авиастроение и авиакосмическая промышленность.Hyeutectoid (Fig. 1) intermetallic alloys based on γ-TiAl and α 2 -Ti 3 Al phases (hereinafter (γ + α 2 ) alloys) are characterized by high heat resistance, heat resistance, oxidation and combustion resistance, high elastic modulus, which remains brittle-viscous transition temperature (≈800 ° C). The potential working temperatures of (γ + α 2 ) alloys are 600 ... 800 ° C, and the possible fields of application are, above all, the aircraft industry and the aerospace industry.
Превосходные высокотемпературные свойства (γ+α2)-сплавов обусловлены упорядоченной атомной структурой фаз γ-TiAl и α2-Ti3Al благодаря наличию остронаправленной ковалентной связи между атомами титана и алюминия. Однако это является и фундаментальной причиной низкотемпературной хрупкости и низкой технологической пластичности литых заготовок из (γ+α2)-сплавов, что ограничивает как их применение в литом состоянии, так и возможности обработки литых заготовок давлением, термомеханическими методами и резанием. К тому же в исходном состоянии литые заготовки из (γ+α2)-сплавов обычно имеют грубую пластинчатую структуру, текстуру и химически микронеоднородны из-за сильной дендритной ликвации, что дополнительно ухудшает технологические свойства этих сплавов. Указанные структурные недостатки проявляются в большей степени в перитектически затвердевающих сплавах (с участием перитектических реакций L+β⇒α, L+α⇒γ) и в меньшей степени в сплавах, затвердевающих полностью через β-фазу (L⇒β), минуя перитектические реакции (фиг.1). В особенности дендритная ликвация характерна для перитектически затвердевающих сплавов, легированных тугоплавкими элементами. В этом случае химическая микронеоднородность материала является практически неустранимым дефектом.The excellent high-temperature properties of (γ + α 2 ) alloys are due to the ordered atomic structure of the γ-TiAl and α 2 -Ti 3 Al phases due to the presence of a sharply directed covalent bond between titanium and aluminum atoms. However, this is also a fundamental reason for the low temperature brittleness and low technological ductility of cast billets from (γ + α 2 ) alloys, which limits both their use in the cast state and the possibility of processing cast billets by pressure, thermomechanical methods, and cutting. In addition, in the initial state, cast billets from (γ + α 2 ) alloys usually have a coarse lamellar structure, texture and are chemically microuniform due to strong dendritic segregation, which further impairs the technological properties of these alloys. These structural deficiencies are manifested to a greater extent in peritectically hardening alloys (with the participation of peritectic reactions L + β⇒α, L + α⇒γ) and to a lesser extent in alloys hardening completely through the β phase (L⇒β), bypassing peritectic reactions (figure 1). In particular, dendritic segregation is characteristic of perectectically hardening alloys alloyed with refractory elements. In this case, the chemical microinhomogeneity of the material is a practically irreparable defect.
Присутствие легирующих элементов смещает линии фазовой диаграммы, представленной на фиг.1; при этом кроме основных фаз γ-TiAl и α2-Ti3Al в сплавах могут присутствовать дополнительные фазы. В частности, при легировании (γ+α2)-сплавов β-стабилизирующими элементами в сплаве присутствует β-фаза (упорядочивающаяся при температурах ниже ≈1100°C с образованием сверхструктуры В2).The presence of alloying elements biases the lines of the phase diagram shown in figure 1; in addition to the main phases of γ-TiAl and α 2 -Ti 3 Al, additional phases can be present in the alloys. In particular, upon alloying (γ + α 2 ) alloys with β-stabilizing elements, the β phase is present in the alloy (being ordered at temperatures below ≈1100 ° C with the formation of B2 superstructure).
Для повышения технологических и эксплуатационных свойств литых заготовок из (γ+α2)-сплавов обычно используют термическую и/или термомеханическую обработку [1-8]. Такая обработка в сочетании с определенным легированием направлена на получение однородной полностью пластинчатой, или дуплексной структуры, состоящей из колоний γ/α2 пластин и равноосных γ-зерен. Следует отметить, что сплавы с дуплексной структурой, когда объемная доля равноосных зерен составляет ~50%, заметно уступают по жаропрочности и вязкости разрушения сплавам с полностью пластинчатой структурой. Снижение жаропрочности в дуплексном состоянии обусловлено тем, что механизмы ползучести -диффузионная ползучесть и проскальзывание по границам равноосных зерен, существенно облегчаются в сравнении с полностью пластинчатой структурой. Снижение вязкости разрушения в случае дуплексной структуры обусловлено пониженной плотностью препятствующих распространению трещин когерентных и полукогерентных γ/γ, γ/α2 границ.To improve the technological and operational properties of cast billets from (γ + α 2 ) alloys, thermal and / or thermomechanical treatment is usually used [1-8]. Such treatment, in combination with a certain doping, is aimed at obtaining a homogeneous completely lamellar or duplex structure consisting of colonies of γ / α 2 plates and equiaxed γ-grains. It should be noted that alloys with a duplex structure, when the volume fraction of equiaxial grains is ~ 50%, are noticeably inferior in terms of heat resistance and fracture toughness to alloys with a fully lamellar structure. The decrease in heat resistance in the duplex state is due to the fact that creep mechanisms — diffusion creep and slipping along equiaxed grain boundaries — are significantly facilitated in comparison with a fully lamellar structure. The decrease in fracture toughness in the case of a duplex structure is due to the reduced density of the coherent and semi-coherent γ / γ, γ / α 2 boundaries preventing the propagation of cracks.
Известен способ термомеханической обработки литых заготовок из (γ+α2)-сплавов, позволяющий измельчить колонии/зерна и таким образом улучшить технологические свойства заготовки [1]. Способ включает в себя высокотемпературное прессование или осадку заготовки в оболочке в квазиизотермических или изотермических условиях. Такая термомеханическая обработка сопряжена со значительными трудозатратами и без учета состава сплава и микроструктуры исходной литой заготовки не всегда обеспечивает однородность получаемой микроструктуры и соответственно качество деформированного материала заготовки, которая к тому же нередко разрушается в ходе деформации. Кроме того, такая обработка практически неосуществима для заготовок сложной формы. Поэтому чрезвычайно актуальной в отношении литых заготовок из (γ+α2)-сплавов является проблема исключения термомеханической обработки и использования только термической обработки в сочетании с определенным легированием сплава.A known method of thermomechanical processing of cast billets from (γ + α 2 ) alloys, which allows to grind the colony / grain and thus improve the technological properties of the billet [1]. The method includes high-temperature pressing or settling of the preform in the shell in quasi-isothermal or isothermal conditions. Such thermomechanical processing is associated with considerable labor costs and without taking into account the composition of the alloy and the microstructure of the initial cast billet, it does not always ensure the uniformity of the resulting microstructure and, accordingly, the quality of the deformed billet material, which is also often destroyed during deformation. In addition, such processing is practically impossible for workpieces of complex shape. Therefore, the problem of eliminating thermomechanical treatment and using only heat treatment in combination with a certain alloying of the alloy is extremely urgent with respect to cast billets of (γ + α 2 ) alloys.
Известен способ термической обработки литых заготовок из (γ+α2)-сплавов, имеющих состав Ti-(47-48)Al-2(Cr или Mn)-2Nb (ат.%) [2]. Сплавы относятся к перитектически затвердевающим сплавам и в слитке имеют грубую пластинчатую структуру с протяженной зоной столбчатых кристаллов. Благодаря сравнительно низкому содержанию легирующих элементов в сплаве и за счет использования при обработке литой заготовки гомогенизационного отжига удается уменьшить последствия острой дендритной ликвации. Отжиг при температурах (α+γ)-фазовой области позволяет получить в литой заготовке дуплексную структуру с размером зерен/колоний d«100 мкм и объемной долей составляющих по ~50%. В таком состоянии сплавы имеют пластичность до δ=1,5-2% при комнатной температуре [2]. Вместе с тем, как уже отмечалось выше, при наличии ~50% объемной доли равноосных зерен заметно снижается сопротивление ползучести при Т>700°C, а также вязкость разрушения, что ограничивает область применения литых заготовок, обработанных по данному способу. Кроме того, заготовки имеют сравнительно низкую прочность, обычно на уровне σВ=400-500 МПа [2], что также ограничивает область их применения.A known method of heat treatment of cast billets from (γ + α 2 ) alloys having the composition Ti- (47-48) Al-2 (Cr or Mn) -2Nb (at.%) [2]. Alloys belong to peritectically hardening alloys and in the ingot have a coarse lamellar structure with an extended zone of columnar crystals. Due to the relatively low content of alloying elements in the alloy and due to the use of homogenizing annealing during processing of the cast billet, it is possible to reduce the effects of acute dendritic segregation. Annealing at temperatures of the (α + γ) -phase region allows one to obtain a duplex structure in a cast billet with a grain /
Известны способы термической обработки литых заготовок из высоколегированных (γ+α2)-сплавов, имеющих в основном составе Ti-(38-46)Al-(5-10)Nb (ат.%) [3, 4]. Данные сплавы могут дополнительно содержать различные элементы, такие как хром, цирконий, тантал, лантан/скандий/иттрий, ванадий, железо/молибден, вольфрам, марганец, бор и/или углерод. Обработка литых заготовок заключается в нагреве до температуры Т>900°С и выдержке при этой температуре более 60 минут с последующим медленным охлаждением со скоростью, выбираемой в интервале 0,5…20°С/мин. Почти все сплавы указанного диапазона, за исключением близких к сплавам на основе Ti-46Al-(5-10)Nb, затвердевают, минуя перитектические реакции, что обуславливает в заготовках сравнительно низкий уровень дендритной ликвации. Однако указанная термическая обработка не обеспечивает общего измельчения структуры и для повышения технологических и эксплуатационных свойств заготовки указанных сплавов подвергают горячему прессованию при температурах Т≥1250°С [5]. Как уже отмечалось, горячее прессование сопряжено со значительными трудозатратами и практически неосуществимо для заготовок сложной формы.Known methods of heat treatment of cast billets from highly alloyed (γ + α 2 ) alloys having the main composition Ti- (38-46) Al- (5-10) Nb (at.%) [3, 4]. These alloys may additionally contain various elements such as chromium, zirconium, tantalum, lanthanum / scandium / yttrium, vanadium, iron / molybdenum, tungsten, manganese, boron and / or carbon. The processing of cast billets consists in heating to a temperature T> 900 ° C and holding at this temperature for more than 60 minutes, followed by slow cooling at a speed selected in the range of 0.5 ... 20 ° C / min. Almost all alloys of this range, with the exception of those close to alloys based on Ti-46Al- (5-10) Nb, solidify bypassing peritectic reactions, which leads to a relatively low level of dendritic segregation in the workpieces. However, this heat treatment does not provide a general refinement of the structure and, to improve the technological and operational properties of the billets of these alloys, are hot pressed at temperatures T≥1250 ° C [5]. As already noted, hot pressing is associated with considerable labor costs and is practically impracticable for workpieces of complex shape.
Известен способ термической обработки литых заготовок из (γ+α2)-сплавов, имеющих состав Ti-46Al-8(Ta или Nb) (ат.%) [6], включающий нагрев и выдержку при температуре α-фазовой области с последующей закалкой в масло или на воздухе, приводящей к развитию массивного превращения α⇒γмас, где γмас - массивная γ-фаза, и заключительный отжиг при температуре (α+γ)-фазовой области. Такая термическая обработка в сочетании с легированием указанными элементами (в особенности танталом) обеспечивает получение измельченной микроструктуры пластинчатого типа по всему объему заготовки. Однако микроструктура является химически микронеоднородной, что обусловлено высоким уровнем дендритной ликвации в заготовке из-за принадлежности сплавов к перитектически затвердевающим сплавам и высокого содержания тугоплавкого легирующего элемента. Кроме того, полученная после закалки и отжига микроструктура термодинамически неравновесна, что проявляется в нестабильности параметров решетки γ-TiAl фазы при нагреве и выдержке заготовки в интервале температур 800-1100°C [7].A known method of heat treatment of cast billets from (γ + α 2 ) alloys having the composition Ti-46Al-8 (Ta or Nb) (at.%) [6], including heating and holding at the temperature of the α-phase region, followed by quenching into oil or in air, leading to the development of a massive transformation of α⇒γ wt , where γ wt is the massive γ phase, and the final annealing at the temperature of the (α + γ) phase region. Such a heat treatment in combination with alloying with the indicated elements (especially tantalum) provides for obtaining a crushed plate-type microstructure throughout the entire volume of the workpiece. However, the microstructure is chemically microinhomogeneous, due to the high level of dendritic segregation in the workpiece due to the alloys belonging to peritectically hardened alloys and the high content of the refractory alloying element. In addition, the microstructure obtained after quenching and annealing is thermodynamically nonequilibrium, which manifests itself in the instability of the lattice parameters of the γ-TiAl phase during heating and holding the workpiece in the
Известен способ обработки литых заготовок из (γ+α2)-сплавов, затвердевающих полностью через β-фазу, содержащих в качестве легирующих элементов, по крайней мере, бор и элементы, стабилизирующие β-фазу, такие как ниобий, молибден, вольфрам [8].A known method of processing cast billets of (γ + α 2 ) alloys, completely solidifying through the β phase, containing as alloying elements at least boron and elements stabilizing the β phase, such as niobium, molybdenum, tungsten [8 ].
Способ включает в себя охлаждение литой заготовки от температур β-фазовой области до комнатной температуры со скоростью, лежащей в интервале закалочных скоростей. Закалочные скорости обеспечиваются за счет малых размеров литой заготовки и охлаждения на водоохлаждаемом медном тигле. Охлаждение осуществляется непосредственно после затвердевания литой заготовки.The method includes cooling the cast billet from the temperatures of the β-phase region to room temperature with a speed lying in the range of quenching speeds. Hardening speeds are ensured due to the small size of the cast billet and cooling on a water-cooled copper crucible. Cooling is carried out directly after the solidification of the cast billet.
После отжига при температурах (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области (в зависимости от содержания β-стабилизирующих элементов) и старения в литой заготовке получается однородная микроструктура с размером колоний/зерен d≈5…50 мкм, что обеспечивает ее улучшенную технологическую пластичность.After annealing at temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region (depending on the content of β-stabilizing elements) and aging in the cast billet, a homogeneous microstructure with a colony / grain size of d≈5 ... 50 μm is obtained , which provides its improved technological plasticity.
Общее измельчение микроструктуры литых заготовок обеспечивается в ходе β⇒α превращения благодаря повышенной (из-за присутствия боридов) скорости образования зародышей α-фазы и низкой линейной скорости роста ос-зерен при последующем охлаждении, чему способствует присутствие легирующих элементов с пониженной диффузионной подвижностью атомов (Nb, Mo, W) и большого количества метастабильной и стабильной (при относительно высоком содержании β-стабилизирующих элементов) β-фазы. Присутствие высокой объемной доли метастабильной β-фазы обуславливается высокой скоростью охлаждения литой заготовки от температур β-фазовой области. Следует отметить, что по сравнению со способом [7], где при закалке из α-фазовой области происходит массивное α⇒γмас. превращение, в способе в ходе β⇒α превращения достигается более эффективное общее измельчение микроструктуры литой заготовки из (γ+α2)-сплава.The overall refinement of the microstructure of the cast billets is ensured during the β⇒α transformation due to the increased (due to the presence of borides) α-phase nucleation rate and a low linear grain growth rate upon subsequent cooling, which is facilitated by the presence of alloying elements with reduced diffusion mobility of atoms ( Nb, Mo, W) and a large number of metastable and stable (with a relatively high content of β-stabilizing elements) β-phase. The presence of a high volume fraction of the metastable β-phase is caused by the high cooling rate of the cast billet from the temperatures of the β-phase region. It should be noted that in comparison with the method [7], where upon quenching from the α-phase region, massive α⇒γ wt. transformation, in the method during β⇒α transformation, a more efficient overall grinding of the microstructure of the cast billet from the (γ + α 2 ) alloy is achieved.
Вместе с тем использование высоких (закалочных) скоростей охлаждения от температур β-фазовой области приводит к формированию в заготовке из (γ+α2)-сплава термодинамически неравновесной микроструктуры. Неравновесность проявляется: 1) в выраженных микросегрегациях тугоплавких легирующих элементов; 2) в несформировавшейся пластинчатой γ/α2 микроструктуре в областях с повышенным содержанием легирующих элементов, где диффузия замедлена; 3) в формировании пластинчатой структуры с толщиной пластин λ=10-100 нм, повышенной плотностью дислокаций и высоким уровнем напряжений вдоль границ пластин; 4) в фиксировании большого количества метастабильной β- и α2-фазы; 5) в повышенной плотности дислокаций (ρ~1010 см-2) в объеме пластин/зерен, которая на 1-2 порядка выше, чем в случае медленного охлаждения.At the same time, the use of high (quenching) cooling rates from temperatures of the β-phase region leads to the formation of a thermodynamically nonequilibrium microstructure in the workpiece from the (γ + α 2 ) alloy. Nonequilibrium is manifested: 1) in pronounced microsegregations of refractory alloying elements; 2) in an unformed lamellar γ / α 2 microstructure in areas with a high content of alloying elements, where diffusion is slowed down; 3) in the formation of a plate structure with a plate thickness of λ = 10-100 nm, an increased dislocation density and a high level of stress along the plate boundaries; 4) in fixing a large amount of metastable β - and α 2 phase; 5) in an increased dislocation density (ρ ~ 10 10 cm -2 ) in the volume of plates / grains, which is 1-2 orders of magnitude higher than in the case of slow cooling.
Чтобы устранить перечисленные проявления неравновесности структуры необходим отжиг при температурах более высоких, чем температуры (α+γ)/(α+β+γ)-фазовой области, т.е. при температурах α/(α+β)-или даже β-фазовой области; однако при этом микроструктура фактически возвращается к исходному состоянию с более крупным размером колоний/зерен, что снижает технологические свойства материала. В способе отжиг для большинства заготовок сплавов выполняется при 1250°C или более низкой температуре, что, как указывалось выше, соответствует (α+γ)-или (α+β+γ)-фазовой области [8]. Такой отжиг не устраняет возникающего термодинамически неравновесного состояния, в особенности в случае высоколегированных (γ+α2)-сплавов. Сохранение термодинамически неравновесной микроструктуры не сказывается на технологической пластичности, которая улучшается благодаря общему измельчению микроструктуры литых заготовок, но негативно отражается на эксплуатационных свойствах получаемых заготовок, таких как низкотемпературная пластичность, жаропрочность (сопротивление, ползучести), усталостная прочность и др.To eliminate the above manifestations of the structural disequilibrium, annealing is necessary at temperatures higher than the temperatures of the (α + γ) / (α + β + γ) -phase region, i.e. at temperatures of the α / (α + β) -or even β-phase region; however, the microstructure actually returns to its original state with a larger colony / grain size, which reduces the technological properties of the material. In the method, annealing for most alloy preforms is performed at 1250 ° C or lower temperature, which, as mentioned above, corresponds to the (α + γ) -or (α + β + γ) -phase region [8]. Such annealing does not eliminate the arising thermodynamically nonequilibrium state, especially in the case of highly doped (γ + α 2 ) alloys. The preservation of the thermodynamically nonequilibrium microstructure does not affect the technological plasticity, which is improved due to the general grinding of the microstructure of the cast billets, but negatively affects the operational properties of the obtained billets, such as low temperature ductility, heat resistance (resistance, creep), fatigue strength, etc.
Известен также способ термической обработки литых заготовок из заэвтектоидных интерметаллидных сплавов на основе фаз γ-TiAl+α2-Ti3Al, затвердевающих полностью через β-фазу, содержащих в качестве легирующих элементов бор, ниобий и молибден, включающий охлаждение заготовки от температур β-фазовой области, отжиг при температурах (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области, а затем (α2+γ)-фазовой области [9].There is also known a method of heat treatment of cast billets from hypereutectoid intermetallic alloys based on γ-TiAl + α 2 -Ti 3 Al phases, which completely solidify through the β phase, containing boron, niobium and molybdenum as alloying elements, including cooling the billet from β- temperatures phase region, annealing at temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region, and then the (α 2 + γ) -phase region [9].
Общее измельчение структуры литых заготовок, как и в примере [8], обеспечивается в ходе твердофазного β⇒α превращения, но получаемый размер колоний/зерен в слитках исследуемых сплавов заметно крупнее (d=50-60 мкм), чем в предыдущем примере. Это может быть объяснено медленной скоростью охлаждения литых заготовок от температур β-фазовой области ввиду их относительно больших размеров. Термическая обработка литых заготовок в примере [9] осуществляется так, чтобы по возможности полностью растворить β-фазу. В результате, исследуемые сплавы после термической обработки продемонстрировали сравнительно высокую прочность и улучшенную, в сравнении с другими литыми (γ+α2)-сплавами, пластичность при комнатной температуре.The general refinement of the structure of cast billets, as in the example of [8], is provided during the solid phase β⇒α transformation, but the obtained colony / grain size in the ingots of the studied alloys is noticeably larger (d = 50-60 μm) than in the previous example. This can be explained by the slow cooling rate of cast billets from the temperatures of the β-phase region due to their relatively large sizes. The heat treatment of cast billets in the example [9] is carried out so that, if possible, completely dissolve the β-phase. As a result, the studied alloys after heat treatment showed a relatively high strength and improved plasticity at room temperature in comparison with other cast (γ + α 2 ) alloys.
Между тем режимы термической обработки, предложенные в способе [9], не позволяют измельчить структуру литых заготовок до размеров колоний/зерен менее 50 мкм. Анализ примеров [8, 9] показывает, что для получения по возможности малого размера колоний/зерен в литой заготовке β-затвердевающего (γ+α2)-сплава нужно обеспечить определенную кинетику твердофазного β⇒α превращения, которая зависит от условий охлаждения литой заготовки от температур β-фазовой области и от содержания легирующих элементов - бора и β-стабилизирующих ниобия, молибдена и др. Размеры литых заготовок (⌀95×170 мм), использованные в примере [9], позволили избежать закалочных эффектов при охлаждении от однофазной β-области и связанных с этим отрицательных последствий, отмеченных при критике способа [8], заключающихся в существенной термодинамической неравновесности получаемой микроструктуры [8]. Однако при уменьшении количества легирующих элементов - бора, ниобия, молибдена и др., получение в литой заготовке микроструктуры даже с указанным в [9] размером колоний/зерен окажется невозможным ввиду того, что кинетика β⇒α превращения изменится неблагоприятным образом: увеличится линейная скорость роста α-зерен при β⇒α превращении, что приведет к росту.колоний/зерен в литой заготовке. С уменьшением же размеров обрабатываемой литой заготовки при β⇒α и последующих фазовых превращениях, также как и в примере [8], возможно возникновение закалочных эффектов.Meanwhile, the heat treatment modes proposed in the method [9] do not allow grinding the structure of cast billets to colony / grain sizes less than 50 microns. An analysis of examples [8, 9] shows that in order to obtain the smallest possible colony / grain size in the cast β-hardening (γ + α 2 ) alloy billet, it is necessary to provide a certain kinetics of the solid-phase β⇒α transformation, which depends on the cooling conditions of the cast billet from the temperatures of the β-phase region and from the content of alloying elements — boron and β-stabilizing niobium, molybdenum, etc. The dimensions of cast billets (⌀95 × 170 mm) used in example [9] made it possible to avoid quenching effects during cooling from single-phase β -regions and related with this, the negative consequences noted during the criticism of the method [8], which consist in a significant thermodynamic nonequilibrium of the resulting microstructure [8]. However, with a decrease in the number of alloying elements — boron, niobium, molybdenum, etc., it will be impossible to obtain a microstructure in the cast billet even with the colony / grain size specified in [9] because the kinetics of β⇒α transformation will unfavorably change: the linear velocity will increase growth of α-grains during β⇒α transformation, which will lead to growth. colony / grains in the cast billet. With a decrease in the size of the processed cast billet at β⇒α and subsequent phase transformations, as in the example of [8], quenching effects may occur.
Задачей изобретения является расширение технологических возможностей способа при повышении технологической пластичности литых заготовок из (γ+α2)-сплавов и дальнейшем повышении их эксплуатационных механических свойств.The objective of the invention is to expand the technological capabilities of the method while increasing the technological ductility of cast billets from (γ + α 2 ) alloys and further improving their operational mechanical properties.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, выражается в оптимизации режимов термической обработки литых заготовок в зависимости от выбранного состава сплава и размера заготовки.The technical result provided by the invention is expressed in the optimization of the heat treatment of cast billets depending on the selected alloy composition and the size of the billet.
Заявляется способ термической обработки литых заготовок из заэвтектоидных интерметаллидных сплавов на основе фаз γ-TiAl+α2-Ti3Al, затвердевающих полностью через β-фазу, содержащих в качестве легирующих элементов, по крайней мере, бор и элементы, стабилизирующие β-фазу, включающий охлаждение заготовок от температур β-фазовой области до комнатной температуры.The method of heat treatment of cast billets from hypereutectoid intermetallic alloys based on γ-TiAl + α 2 -Ti 3 Al phases, completely solidifying through the β phase, containing at least boron and β phase stabilizing elements as alloying elements, comprising cooling the workpieces from temperatures of the β-phase region to room temperature.
Заявляемый способ отличается от известного способа тем, что охлаждению подвергают заготовки непосредственно после затвердевания или после нагрева и выдержки при температурах β-фазовой области, причем до температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области заготовки охлаждают в зависимости от размера заготовок на воздухе или принудительно на воздухе, или на воздухе в контейнере с формированием термодинамически неравновесной структуры, но со скоростью меньшей, чем скорость охлаждения при закалке выбранного состава сплава, далее от температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области до комнатной температуры заготовки охлаждают вместе с печью или продолжают охлаждать на воздухе с последующим отжигом при температурах (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области и охлаждением после отжига вместе с печью.The inventive method differs from the known method in that the preforms are subjected to cooling directly after solidification or after heating and holding at temperatures of the β-phase region, and to the temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region of the preform, depending on the size of the workpieces in air or forcedly in air or in air in a container with the formation of a thermodynamically nonequilibrium structure, but with a speed lower than the cooling rate when quenching the selected alloy composition, further on temperatures (α + γ ) - or (α + β + γ) -phase region to room temperature, the workpieces are cooled together with the furnace or continue to cool in air, followed by annealing at temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region and cooling after annealing with the furnace.
Поставленная цель также достигается в следующих случаях, когда:The goal is also achieved in the following cases when:
- заготовки из сплава на основе фаз γ-TiAl+α2-Ti3Al, содержащего элементы (в ат.%): Ti - 42-45 Al - 3-6 Nb - 1-2 Mo - 0,1-0,5 В, охлаждают до температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области со скоростью 0,5…10°C/сек;- billets from an alloy based on γ-TiAl + α 2 -Ti 3 Al phases containing elements (in at.%): Ti - 42-45 Al - 3-6 Nb - 1-2 Mo - 0.1-0, 5 V, cooled to temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region at a rate of 0.5 ... 10 ° C / s;
- заготовки из сплава на основе фаз γ-TiAl+α2-Ti3Al, содержащего элементы (в ат.%): Ti - 42-45 Al - 2-3 Nb - 0,2-1 Mo - 0,1-0,5 В, охлаждают до температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области со скоростью 5…20°C/сек;- billets from an alloy based on γ-TiAl + α 2 -Ti 3 Al phases containing elements (in at.%): Ti - 42-45 Al - 2-3 Nb - 0.2-1 Mo - 0.1- 0.5 V, cooled to temperatures of (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region at a rate of 5 ... 20 ° C / s;
- при нагреве заготовки до температур β-фазовой области выдержку осуществляют в течение 104-15 минут после полного прогрева;- when heating the workpiece to temperatures of the β-phase region, the exposure is carried out for 104-15 minutes after complete heating;
- охлаждение заготовки в печи от температур (α+γ)- или (α+β+γ)-области, в том числе после отжига при этих температурах, осуществляют со скоростью не более 0,1°C/сек.- cooling the billet in the furnace from temperatures of (α + γ) - or (α + β + γ) -regions, including after annealing at these temperatures, is carried out at a speed of not more than 0.1 ° C / s.
ПОЯСНЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Сущность изобретения заключается в выборе оптимальных режимов термической обработки литых заготовок из (γ+α2)-сплавов, включающей охлаждение заготовки с достаточно высокой скоростью, далее для краткости называемого «ускоренное охлаждение», при наиболее критичном для формирования однородной структуры с относительно малым размером колоний/зерен фазовом превращении β⇒α. Ускоренное охлаждение может быть осуществлено: 1) на воздухе без использования дополнительных приемов и средств; 2) принудительно на воздухе, если требуется повышенная скорость охлаждения; 3) на воздухе с использованием контейнера, если требуется пониженная скорость охлаждения. При этом в каждом конкретном случае для выбранного состава сплава техника ускоренного охлаждения учитывает размер заготовки и выбирается таким образом, чтобы скорость охлаждения заготовки была меньше, чем скорость охлаждения при закалке.The essence of the invention lies in the selection of optimal heat treatment conditions for cast billets from (γ + α 2 ) alloys, including cooling the billet with a sufficiently high speed, hereinafter referred to as “accelerated cooling” for brevity, the most critical for the formation of a homogeneous structure with a relatively small colony size / grains phase transformation β⇒α. Accelerated cooling can be carried out: 1) in air without the use of additional techniques and means; 2) forcibly in air, if an increased cooling rate is required; 3) in air using a container if a reduced cooling rate is required. In this case, for each selected alloy composition, the accelerated cooling technique takes into account the size of the workpiece and is selected so that the cooling rate of the workpiece is less than the cooling rate during quenching.
Ускоренное охлаждение от температур β-фазовой области до температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области обеспечивает благоприятную кинетику фазовых превращений и общее измельчение микроструктуры, чему способствует высокая скорость гетерогенного зарождения α-зерен благодаря присутствию боридов и относительно низкая линейная скорость роста a-зерен в процессе охлаждения заготовки благодаря легированию элементами с пониженной диффузионной подвижностью атомов, например, ниобием, молибденом, и присутствию метастабильной или стабильной, в зависимости от содержания β-стабилизирующих элементов, β-фазы.Accelerated cooling from temperatures of the β-phase region to temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region provides favorable kinetics of phase transformations and general refinement of the microstructure, which is facilitated by the high rate of heterogeneous nucleation of α-grains due to the presence of borides and relatively low linear growth rate of a-grains during cooling of the workpiece due to doping with elements with a low diffusion mobility of atoms, for example, niobium, molybdenum, and the presence of metastable or stable, in depending on the content of β-stabilizing elements, β-phase.
В заявляемом способе получаемая в результате ускоренного охлаждения от температур β-фазовой области до температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области термодинамически неравновесная микроструктура в значительной степени устраняется при использовании двух альтернативных приемов:In the inventive method, the result of accelerated cooling from the temperatures of the β-phase region to the temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region, the thermodynamically nonequilibrium microstructure is largely eliminated by using two alternative methods:
1) охлаждения от температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области до комнатной температуры в печи;1) cooling from the temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region to room temperature in the furnace;
2) охлаждения от температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области до комнатной температуры с выбранной скоростью на воздухе, последующего отжига при температурах (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области и охлаждения после отжига от этих температур до комнатной температуры в печи.2) cooling from the temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region to room temperature with a selected speed in air, subsequent annealing at temperatures (α + γ) - or (α + β + γ) - phase region and cooling after annealing from these temperatures to room temperature in the furnace.
Таким образом, прием, заключающийся в медленном, вместе с печью, охлаждении заготовки до комнатной температуры от температур (α+γ)/(α+β+γ) фазовой области по достижении последних при ускоренном охлаждении от температур β-фазовой области эквивалентен отжигу заготовки при температурах (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области, до этого ускоренно охлажденной от температур β-фазовой области до комнатной температуры; при этом во втором случае после отжига также необходимым является медленное охлаждение заготовки в печи.Thus, the technique consisting in slowly, along with the furnace, cooling the preform to room temperature from the temperatures of the (α + γ) / (α + β + γ) phase region upon reaching the latter with accelerated cooling from the temperatures of the β-phase region is equivalent to annealing the preform at temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region, previously rapidly cooled from the temperatures of the β-phase region to room temperature; in the second case, after annealing, slow cooling of the billet in the furnace is also necessary.
Получение в литой заготовке микроструктуры с малым размером колоний/зерен и достижение при этом термодинамически неравновесной микроструктуры, которая может быть устранена на последующем этапе термообработки, оказывается возможными благодаря тому, что в заявляемом способе при охлаждении до температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области предлагается прием (операция) типа нормализации. Нормализация является видом термической обработки, близкой к закалке [10], что для (γ+α2)-сплавов, также как и для сталей, предполагает охлаждение заготовки на воздухе.The preparation of a microstructure with a small colony / grain size in the cast billet and the achievement of a thermodynamically nonequilibrium microstructure, which can be eliminated at the subsequent heat treatment stage, are possible due to the fact that in the inventive method, when cooled to temperatures (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region, a method (operation) of the normalization type is proposed. Normalization is a type of heat treatment close to quenching [10], which for (γ + α 2 ) alloys, as well as for steels, involves cooling the workpiece in air.
Хорошо известно, что нормализация, используемая в качестве термической обработки стальных заготовок, приводит к общему измельчению структуры при аустенитизации за счет фазовой перекристаллизации. В отличие от сталей общее измельчение структуры в (γ+α2)-сплавах при использовании данного приема достигается, как отмечалось, за счет благоприятной кинетики β⇒α превращения, т.е. механизм общего измельчения микроструктуры в (γ+α2)-сплавах является иным, чем в сталях.It is well known that normalization, used as a heat treatment of steel billets, leads to a general refinement of the structure during austenitization due to phase recrystallization. Unlike steels, the general refinement of the structure in (γ + α 2 ) alloys using this technique is achieved, as noted, due to the favorable kinetics of the β⇒α transformation, i.e. the mechanism of general grinding of the microstructure in (γ + α 2 ) alloys is different than in steels.
Использование данного приема в отношении (γ+α2)-сплавов, которые характеризуются высокой чувствительностью микроструктуры к скорости охлаждения и даже к незначительному ее изменению, обеспечивает принципиально новый результат, поскольку, с одной стороны, позволяет ограничить рост α-зерен, а значит и конечный размер колоний/зерен в литой заготовке, а с другой стороны, не создает в материале существенно неравновесной микроструктуры, неустранимой в ходе дальнейшей термической обработки при температурах (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области.The use of this technique in relation to (γ + α 2 ) alloys, which are characterized by a high sensitivity of the microstructure to the cooling rate and even to its insignificant change, provides a fundamentally new result, since, on the one hand, it allows limiting the growth of α grains, and hence the final size of the colonies / grains in the cast billet, and on the other hand, does not create a substantially nonequilibrium microstructure in the material that cannot be eliminated during further heat treatment at temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region.
При медленном, вместе с печью, охлаждении заготовки от температур (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области до комнатной температуры или при отжиге заготовки при этих температурах и последующем медленном, вместе с печью, охлаждении до комнатной температуры происходит следующее:During slow, together with the furnace, cooling of the workpiece from temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region to room temperature, or during annealing of the workpiece at these temperatures and subsequent slow, together with the furnace, cooling to room temperature the following happens:
1) в заготовке проходят все нормальные диффузионные фазовые превращения, в частности, формирование пластинчатой микроструктуры завершается в областях с повышенным содержанием тугоплавких легирующих элементов;1) all normal diffusion phase transformations take place in the workpiece, in particular, the formation of a plate microstructure is completed in areas with a high content of refractory alloying elements;
2) исчезает избыточная плотность дислокаций, образовавшихся из-за относительно быстрого охлаждения от температур β-фазовой области;2) the excess density of dislocations formed due to relatively rapid cooling from the temperatures of the β-phase region disappears;
3) формирующаяся пластинчатая микроструктура становится более равновесной - содержит относительно невысокую плотность дислокаций и практически не содержит пластин наноразмерной толщины (λ=10-100 нм);3) the forming plate microstructure becomes more equilibrium - it contains a relatively low density of dislocations and practically does not contain plates of nanoscale thickness (λ = 10-100 nm);
4) полностью или в значительной степени устраняются последствия дендритной ликвации;4) the consequences of dendritic segregation are completely or substantially eliminated;
5) в значительной степени сокращается объемная доля метастабильных β- и α2-фаз.5) the volume fraction of metastable β and α 2 phases is significantly reduced.
Измерения параметров решетки γ-TiAl фазы, выполненные для обработанной по заявляемому способу заготовки до и после выдержки при Т=1000°C, показали, что параметр тетрагональности практически не меняется. Это косвенно указывает на термодинамическую стабильность микроструктуры (γ+α2)-сплавов, обработанных по заявляемому способу. Ускоренное охлаждение может быть осуществлено непосредственно сразу после затвердевания литой заготовки или после нагрева и выдержки заготовки при температурах β-фазовой области. Первый вариант представляется наиболее целесообразным в случае, когда заготовка представляет собой отливку, близкую по форме к конечному изделию. Второй вариант наиболее приемлем в случае выплавки объемного слитка, когда в том, чтобы обеспечить требуемую скорость охлаждения от температур β-фазовой области нет строгой необходимости, поскольку большинство потенциальных изделий из (γ+α2)-сплавов имеет сравнительно небольшое сечение, и требуемая скорость охлаждения от температур β-фазовой области может быть достигнута при повторном нагреве заготовки, вырезанной из объемного слитка и имеющей размеры, приближенные к конечному изделию.Measurement of the lattice parameters of the γ-TiAl phase, performed for the workpiece processed by the present method before and after exposure at T = 1000 ° C, showed that the tetragonality parameter is practically unchanged. This indirectly indicates the thermodynamic stability of the microstructure of (γ + α 2 ) alloys processed by the present method. Accelerated cooling can be carried out immediately after the solidification of the cast billet or after heating and holding the billet at temperatures of the β-phase region. The first option seems to be most appropriate when the preform is a casting that is close in shape to the final product. The second option is most suitable in the case of volumetric ingot smelting, when there is no strict need to ensure the required cooling rate from temperatures of the β-phase region, since most potential products from (γ + α 2 ) alloys have a relatively small cross section and the required speed cooling from the temperatures of the β-phase region can be achieved by reheating a workpiece cut from a bulk ingot and having dimensions close to the final product.
Техника ускоренного охлаждения заготовки в каждом конкретном случае выбирается экспериментальным путем в зависимости от степени легирования (γ+α2)-сплава и размеров заготовки. Например, сплавы с относительно высоким содержанием ниобия и молибдена (3-6 ат.% Nb, 1-2 ат.% Мо) следует охлаждать на так называемом спокойном воздухе, то есть без использования принудительного охлаждения, поскольку легирование такими тугоплавкими элементами существенно влияет на развитие диффузии в материале и может приводить к возникновению закалочных эффектов. Сплавы же с относительно низким содержанием ниобия и молибдена (2-3 ат.% Nb, 0,2-1 ат.% Мо) следует охлаждать на спокойном воздухе, если толщина заготовки не велика, или использовать принудительное охлаждение, если заготовка имеет относительно большую толщину. Если сплав дополнительно легирован небольшим количеством, например, хрома, являющегося слабым β-стабилизатором и имеющего близкий к титану атомный радиус, то диффузионные характеристики материала, а соответственно температура и кинетика фазовых превращений, изменятся незначительно, поэтому применяемая техника охлаждения заготовки может быть такой же, как и в случае сплава без хрома. В случае дополнительного легирования элементами, являющимися сильными α- или β-стабилизаторами, такими, например, как кремний или ванадий, техника охлаждения на воздухе подбирается также экспериментально из условия исключения закалочных скоростей охлаждения.The technique of accelerated cooling of a workpiece in each case is selected experimentally, depending on the degree of alloying of the (γ + α 2 ) alloy and the size of the workpiece. For example, alloys with a relatively high content of niobium and molybdenum (3-6 at.% Nb, 1-2 at.% Mo) should be cooled in the so-called calm air, that is, without the use of forced cooling, since alloying with such refractory elements significantly affects the development of diffusion in the material and can lead to hardening effects. Alloys with a relatively low content of niobium and molybdenum (2-3 at.% Nb, 0.2-1 at.% Mo) should be cooled in calm air if the thickness of the workpiece is not large, or use forced cooling if the workpiece has a relatively large thickness. If the alloy is additionally alloyed with a small amount of, for example, chromium, which is a weak β-stabilizer and has an atomic radius close to titanium, then the diffusion characteristics of the material, and accordingly the temperature and kinetics of phase transformations, will change slightly, therefore, the applied workpiece cooling technique may be the same. as in the case of an alloy without chromium. In the case of additional doping with elements that are strong α- or β-stabilizers, such as, for example, silicon or vanadium, the air cooling technique is also selected experimentally from the condition that quenching cooling rates are excluded.
При создании изобретения в процессе развития основных приемов способа экспериментально была определены техника охлаждения литых заготовок из сплавов, которые могут быть использованы, например, при изготовлении лопаток турбины низкого давления или компрессорных лопаток высокого давления газотурбинного двигателя.When creating the invention during the development of the main methods of the method, the cooling technique for casting billets from alloys was experimentally determined, which can be used, for example, in the manufacture of low pressure turbine blades or high pressure compressor blades of a gas turbine engine.
Измерения, выполненные с помощью пирометра, позволили количественно оценить примерный диапазон оптимальных скоростей охлаждения заготовок. Для (γ+α2)-сплавов, относительно высоколегированных тугоплавкими элементами, содержащих 3-6 ат.% ниобия, 1-2 ат.% молибдена, 0,1-0,5 ат.% бора, это примерно 0,5…10°С/сек; для относительно низколегированных сплавов, содержащих 2-3 ат.% ниобия, 0,2-1 ат.% молибдена, 0,1-0,5 ат.% бора, это примерно 5…20°С/сек. Естественно, что размер колоний/зерен, получаемых в заготовке, будет несколько различаться в зависимости от состава сплава и скорости охлаждения: с увеличением степени легирования β-стабилизирующими элементами и бором, а также увеличением скорости охлаждения размер колоний/зерен в заготовке будет уменьшаться.Measurements made using a pyrometer made it possible to quantify the approximate range of optimal workpiece cooling rates. For (γ + α 2 ) alloys, relatively high-alloyed with refractory elements containing 3-6 at.% Niobium, 1-2 at.% Molybdenum, 0.1-0.5 at.% Boron, this is about 0.5 ... 10 ° C / s; for relatively low alloy alloys containing 2-3 at.% niobium, 0.2-1 at.% molybdenum, 0.1-0.5 at.% boron, this is about 5 ... 20 ° C / sec. Naturally, the size of the colonies / grains obtained in the preform will vary slightly depending on the alloy composition and cooling rate: with an increase in the degree of doping with β-stabilizing elements and boron, as well as an increase in the cooling rate, the size of the colonies / grains in the preform will decrease.
Время выдержки при температурах β-фазовой области в случае нагрева до этих температур литой заготовки, предварительно охлажденной произвольным образом, после полного прогрева заготовки целесообразно выбирать небольшим - 10-15 минут, поскольку это предплавильные температуры и диффузионные превращения при этих температурах развиваются очень быстро.It is advisable to choose a holding time at temperatures of the β-phase region in the case of heating a cast billet preliminarily chilled to these temperatures after complete heating of the billet - 10-15 minutes, since these pre-melting temperatures and diffusion transformations develop very quickly at these temperatures.
Отжиг заготовки в зависимости от состава сплава целесообразно осуществлять при температуре верхней части (α+γ)- или (α+β+γ)-фазовой области (в зависимости от состава сплава), что позволит сократить время отжига.It is advisable to anneal the billet depending on the alloy composition at the temperature of the upper part of the (α + γ) - or (α + β + γ) -phase region (depending on the alloy composition), which will reduce the annealing time.
Охлаждение заготовки в печи от температур (α+γ)- или (α+β+γ)-области, в том числе после отжига при этих температурах, рекомендуется осуществлять со скоростью не более 0,1°С/сек. В частности, такую скорость охлаждения используют после полного отжига сталей [10].It is recommended to cool the billet in the furnace from temperatures of the (α + γ) - or (α + β + γ) -region, including after annealing at these temperatures, at a speed of not more than 0.1 ° C / s. In particular, such a cooling rate is used after complete annealing of steels [10].
При использовании таких скоростей охлаждения все отмеченные выше процессы, устраняющие неравновесную микроструктуру заготовки, протекают наиболее полно.When using such cooling rates, all the processes noted above, eliminating the nonequilibrium microstructure of the workpiece, proceed most fully.
В результате, при использовании всех приемов заявляемого способа достигается не только улучшение технологической пластичности, но и повышение таких эксплуатационных свойств (γ+α2)-сплавов, как низкотемпературная пластичность, жаропрочность (сопротивление ползучести), усталостные свойства и др.As a result, when using all the methods of the proposed method, not only is the improvement of technological plasticity achieved, but also the increase of such operational properties of (γ + α 2 ) alloys, such as low-temperature plasticity, heat resistance (creep resistance), fatigue properties, etc.
Все перечисленные преимущества достигаются при обработке литых заготовок фактически целого класса интерметаллидных сплавов, а именно заэвтектоидных сплавов на основе фаз γ-TiAl+α2-Ti3Al, затвердевающих полностью через β-фазу, содержащих в качестве легирующих компонентов бор и β-стабилизирующие элементы, поскольку скорость охлаждения выбирается в зависимости от состава сплава. При этом заготовки могут иметь различные размеры в пределах размеров, обеспечивающих выбранную скорость охлаждения на воздухе, в том числе с использованием принудительного охлаждения или охлаждения в контейнере. Если литая заготовка имеет относительно большие размеры, не позволяющие охладить на воздухе с выбранной скоростью даже при использовании принудительного охлаждения, то такой слиток может быть разрезан на меньшие заготовки, имеющие размеры, которые обеспечат выбранную скорость охлаждения после нагрева и выдержки при температурах β-фазовой области, что предусмотрено приемами заявляемого способа.All these advantages are achieved when machining cast billets of virtually a whole class of intermetallic alloys, namely hypereutectoid alloys based on γ-TiAl + α 2 -Ti 3 Al phases that completely solidify through the β phase, containing boron and β-stabilizing elements as alloying components , since the cooling rate is selected depending on the composition of the alloy. In this case, the workpieces can have different sizes within the dimensions that provide the selected cooling rate in air, including using forced cooling or cooling in the container. If the cast billet has relatively large sizes that do not allow cooling in air at a selected speed even when using forced cooling, then such an ingot can be cut into smaller billets having dimensions that will provide the selected cooling rate after heating and holding at temperatures of the β-phase region that is provided by the methods of the proposed method.
С учетом перечисленных преимуществ можно сделать вывод о том, что посредством заявляемого способа задача изобретения - расширение технологических возможностей способа при повышении технологической пластичности литых заготовок из (γ+α2)-сплавов и дальнейшем повышении их эксплуатационных механических свойств, может быть успешно решена.Given the above advantages, we can conclude that by the proposed method the task of the invention is to expand the technological capabilities of the method while increasing the technological ductility of cast billets from (γ + α 2 ) alloys and further improving their operational mechanical properties, can be successfully solved.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ И ФОТОГРАФИЙ, ПОЯСНЯЮЩИХ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЙLIST OF DRAWINGS AND PICTURES EXPLAINING THE SUMMARY OF THE INVENTIONS
Фиг.1. Бинарная фазовая диаграмма состояния системы Ti-Al в области эквиатомного состава;Figure 1. Binary phase diagram of the state of the Ti-Al system in the region of equiatomic composition;
Фиг.2. Фотографии микроструктуры (а, б) заготовки из сплава Ti-45Al-5Nb-1Mo-0.2В (ат.%), обработанной по заявляемому способу; Figure 2. Photos of the microstructure (a, b) of a workpiece from an alloy Ti-45Al-5Nb-1Mo-0.2B (at.%) Processed by the present method;
Фиг.3. Фотографии микроструктуры (а, б) заготовки из сплава Ti-44Al-2,5Nb-0,3Mo-0.2B (ат.%), обработанной по заявляемому способу; Фиг.4. Гистограмма распределения по размерам колоний, полученная для микроструктуры заготовки из сплава Ti-44Al-2,5Nb-0,3Mo-0.2B (ат.%) до (а) и после (б) термической обработки по заявляемому способу.Figure 3. Photos of the microstructure (a, b) of a workpiece from an alloy Ti-44Al-2.5Nb-0.3Mo-0.2B (at.%) Processed by the present method; Figure 4. A histogram of the colony size distribution obtained for the microstructure of a Ti-44Al-2.5Nb-0.3Mo-0.2B alloy billet (at.%) Before (a) and after (b) the heat treatment according to the claimed method.
На фиг.1 представлена бинарная фазовая диаграмма состояния системы Ti-Al в области эквиатомного состава, поясняющая две возможности для кристаллизации (γ+α2)-сплавов. Левее стрелки кристаллизация слитков сплавов осуществляется полностью через β-фазу (L⇒β), правее стрелки -через перитектические реакции (L+β⇒α, L+α⇒γ).Figure 1 presents a binary phase diagram of the state of the Ti-Al system in the region of equiatomic composition, explaining two possibilities for crystallization of (γ + α 2 ) alloys. To the left of the arrow, the crystallization of alloy ingots is carried out completely through the β-phase (L⇒β), to the right of the arrow through peritectic reactions (L + β⇒α, L + α⇒γ).
На фиг.2а, 3а изображения получены с помощью сканирующей электронной микроскопии в режиме обратно-рассеянных электронов. На фиг.2б, 3б изображения получены с помощью просвечивающей электронной микроскопии. Все изображения, полученные с помощью просвечивающей электронной микроскопии, - светлопольные изображения, сделанные в отражающем положении g(yγ)=<111>.On figa, 3A, the images were obtained using scanning electron microscopy in the mode of back-scattered electrons. On figb, 3b images were obtained using transmission electron microscopy. All images obtained by transmission electron microscopy are bright-field images taken in the reflective position g (yγ) = <111>.
Представленные на фиг.2, 3 микроструктуры, а также гистограмма распределения по размерам колоний, представленная на фиг.4, поясняются при описании примеров конкретного выполнения способа.The microstructures shown in FIGS. 2 and 3, as well as the histogram of the colony size distribution, shown in FIG.
Приведенные ниже примеры не исчерпывают всех возможностей способа термической обработки литых заготовок из заэвтектоидных интерметаллидных сплавов на основе фаз y-TiAl и α2-Ti3Al в отношении конкретных составов сплавов и размеров обрабатываемых заготовок.The following examples do not exhaust all the possibilities of the method of heat treatment of cast billets from hypereutectoid intermetallic alloys based on the y-TiAl and α 2 -Ti 3 Al phases in relation to specific alloy compositions and sizes of the processed billets.
ПРИМЕРЫ КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБАEXAMPLES OF SPECIFIC EXECUTION OF THE METHOD
Пример №1Example No. 1
В качестве исходного материала был взят слиток сплава номинального состава Ti-45Al-5Nb-1Mo-0,2B (в ат.%). Слиток изготавливали методом вакуумно-дугового переплава. Исходные размеры слитка после отрезания литниковой части и механической обработки составляли ⌀120×180 мм. Анализ химического состава сплава показал его близость к номинальному составу сплава по всему объему слитка.An alloy ingot of a nominal composition Ti-45Al-5Nb-1Mo-0.2B (in atomic%) was taken as the starting material. The ingot was made by vacuum-arc remelting. The initial dimensions of the ingot after cutting the gate part and machining were ⌀120 × 180 mm. Analysis of the chemical composition of the alloy showed its proximity to the nominal composition of the alloy over the entire volume of the ingot.
Из слитка вырезали литые заготовки одинакового размера - 60×13×5 мм, которые затем подвергали термической обработке. Контроль температуры заготовок, охлаждаемых на воздухе, осуществляли с помощью пирометра.Cast billets of the same size — 60 × 13 × 5 mm — were cut from the ingot, which were then subjected to heat treatment. The temperature control of the workpieces cooled in air was carried out using a pyrometer.
Для проведения термической обработки использовали 2 печи фирмы ATS серии 3350 с канталовыми нагревателями.For the heat treatment, 2 ATS 3350 series ovens with cantalum heaters were used.
Режимы термической обработки по заявляемому способу, 1 и 2, использованные для литых заготовок сплава Ti-45Al-5Nb-1Mo-0,2B, и описание соответственно полученной в заготовках микроструктуры приведены в таблице 1.The heat treatment modes according to the claimed method, 1 and 2, used for cast billets of Ti-45Al-5Nb-1Mo-0.2B alloy, and a description of the microstructure obtained in the billets, respectively, are given in table 1.
5×109 см-2 ≈93 vol.% - lamellar colonies (D≈30 microns), ≈7 vol.% - globular (γ + β) -structure (d = 2-15 microns), β-phase content - ≤1-3 vol.% , dislocation density ρ = 10 8 -
5 × 10 9 cm -2
Анализ микроструктуры обработанной заготовки осуществляли на сканирующем электронном микроскопе Leo-1550 (Zeiss SMT) в режиме обратно-рассеянных электронов, позволяющем видеть различные фазы и сегрегации элементов. Микроскоп был оснащен приставкой для энергодисперсионного анализа. Изучение дислокационной микроструктуры проводили на просвечивающем электронном микроскопе JEM-2000EX с ускоряющим напряжением 200 кВ. Средний размер колоний и размер зерен определяли методом секущих по снимкам, полученным на сканирующем электронном микроскопе. При определении среднего размера в расчет принимали не менее 400 колоний. Плотность дислокаций оценивали в γ-TiAl-фазе по электронно-микроскопическим снимкам по обычной методике. Результаты анализа микроструктуры представлены в таблице 1.The microstructure analysis of the processed workpiece was carried out on a Leo-1550 scanning electron microscope (Zeiss SMT) in the backscattered electron mode, which allows one to see various phases and segregation of elements. The microscope was equipped with an attachment for energy dispersive analysis. The study of the dislocation microstructure was carried out on a JEM-2000EX transmission electron microscope with an accelerating voltage of 200 kV. The average colony size and grain size were determined by the secant method from the images obtained on a scanning electron microscope. When determining the average size, at least 400 colonies were taken into account. The dislocation density was estimated in the γ-TiAl phase according to electron microscopy images by the usual method. The results of the analysis of the microstructure are presented in table 1.
На фиг.2 (а, б) представлена микроструктура образца, вырезанного из заготовки сплава, подвергнутой термической обработке по режиму 1 в соответствии с заявляемым способом. Проведение такой термической обработки приводит к формированию однородной микроструктуры со средним размером пластинчатых колоний D«30 мкм и объемной долей глобулярной (γ+β)-составляющей около 5%. Плотность дислокаций в объеме колоний составляет ρ=108-5×109 см-2 (табл.1).Figure 2 (a, b) shows the microstructure of a sample cut from an alloy billet subjected to heat treatment according to mode 1 in accordance with the inventive method. Carrying out such heat treatment leads to the formation of a homogeneous microstructure with an average size of lamellar colonies D ≈ 30 μm and a volume fraction of globular (γ + β) component of about 5%. The dislocation density in the volume of the colonies is ρ = 10 8 -5 × 10 9 cm -2 (Table 1).
Термическая обработка по режиму 2 в соответствии с заявляемым способом приводит к формированию идентичной микроструктуры в сплаве (табл.1). Данная микроструктура в силу отмеченной идентичности не иллюстрируется.The heat treatment according to
Заготовку, полученную по режиму 1, изучали с точки зрения стабильности параметра тетрагональности с/а γ-TiAl фазы в условиях эксплуатации. Для этого из термически обработанной по режиму 1 заготовки вырезали образцы с размером около 1×1×0,5 см, которые подвергали выдержке при Т=1000°С в течение 5 часов.The preform obtained according to regime 1 was studied from the point of view of stability of the tetragonality parameter of the c / a γ-TiAl phase under operating conditions. For this purpose, samples with a size of about 1 × 1 × 0.5 cm were cut from a heat-treated according to mode 1, which were subjected to exposure at T = 1000 ° C for 5 hours.
Потенциальные рабочие температуры (γ+α2)-сплавов составляют 60…800°С. Возможные области применения (γ+α2)-сплавов - это, прежде всего, авиастроение и авиакосмическая промышленность. Выдержка проводилась при 1000°С, т.е. при гарантированно более высокой температуре.Potential working temperatures of (γ + α 2 ) alloys are 60 ... 800 ° С. Possible applications of (γ + α 2 ) alloys are, above all, the aircraft industry and the aerospace industry. The exposure was carried out at 1000 ° C, i.e. at guaranteed higher temperature.
Измерения параметров решетки γ-TiAl фазы, выполненные с помощью рентгеновской дифракции, проводили с использованием СоКα-излучения. Параметр тетрагональности с/а рассчитывали по рентгеновским спектрам с использованием пиков (002) и (200). Измерения показали, что параметр с/а оставался стабильным, в пределах ошибки измерения. Полученные данные, приведенные в таблице 2, косвенно свидетельствуют о термодинамической стабильности состояния заготовки сплава, термически обработанной по заявляемому способу, то есть о достижении технического результата изобретения.The lattice parameters of the γ-TiAl phase were measured using x-ray diffraction using CoK α radiation. The tetragonality parameter c / a was calculated from X-ray spectra using the (002) and (200) peaks. The measurements showed that the parameter c / a remained stable, within the limits of the measurement error. The obtained data, shown in table 2, indirectly indicate the thermodynamic stability of the state of the alloy billet, thermally processed by the present method, that is, to achieve the technical result of the invention.
Из термически обработанной по режиму 1 заготовки сплава вырезали образцы для последующих механических испытаний. Образцы из заготовки, термически обработанной по режиму 2, не вырезались и соответственно не испытывались, поскольку микроструктура в заготовках, полученных по режимам 1 и 2, была идентична.Samples for subsequent mechanical tests were cut from the heat-treated mode 1 alloy preform. Samples from the preform thermally treated according to
Оценку механических свойств проводили по кратковременным испытаниям на растяжение и длительным 100-часовым испытаниям. Для кратковременных испытаний использовали плоские образцы с размером части 20×5×2 мм. Поверхность образцов механически шлифовали и полировали перед испытаниями. При измерении кратковременных свойств испытывали три образца на точку при комнатной температуре и два образца на точку - при повышенных температурах. При измерении длительной прочности испытывали по два образца на точку. Механические испытания на растяжение проводили на воздухе при температурах Т=20, 700 и 750°С с начальной скоростью деформации ε′≈10-3 с-1. Для испытаний на растяжение использовали испытательную машину фирмы Instron. Испытания на длительную 100-часовую прочность проводили на машинах российского производства 2147 П-30/1000. Испытательные машины - 3-рычажные, плечо рычага - 7:1. Испытания на длительную прочность проводили при нагрузках в диапазоне 300-550 МПа и температурах Т=700 и 750°С. Испытания проводили на воздухе. Удлинение образца измеряли после завершения испытания через изменение общей длины образца, отнесенной к длине рабочей части образца.The mechanical properties were evaluated by short-term tensile tests and lengthy 100-hour tests. For short-term tests, flat samples with a part size of 20 × 5 × 2 mm were used. The surface of the samples was mechanically ground and polished before testing. When measuring short-term properties, three samples per point were tested at room temperature and two samples per point at elevated temperatures. When measuring long-term strength, two samples per point were tested. Mechanical tensile tests were carried out in air at temperatures T = 20, 700, and 750 ° C with an initial strain rate of ε ≈ 10 −3 s −1 . For tensile tests, an Instron test machine was used. Tests for a long 100-hour strength were carried out on Russian-made machines 2147 P-30/1000. Testing machines - 3-lever, lever arm - 7: 1. Long-term strength tests were carried out at loads in the range of 300-550 MPa and temperatures T = 700 and 750 ° C. The tests were carried out in air. The elongation of the sample was measured after completion of the test by changing the total length of the sample, relative to the length of the working part of the sample.
Испытания на вязкость разрушения проводили при комнатной температуре методом трехточечного изгиба. Для этого использовали прямоугольные образцы с шевронным надрезом, размерами 4.5×5.5×32 мм3, испытывал ось по 2 образца на состояние. Вязкость разрушения KQ (МПа×м1/2) рассчитывали, используя максимальную нагрузку Fmax из следующего соотношения: KQ=Fmax×Ymin/B×W1/2, где W - высота, В - толщина образца, Ymin - минимальное значение безразмерного коэффициента фактора интенсивности напряжений.The fracture toughness test was carried out at room temperature using the three-point bending method. For this, rectangular samples with a chevron notch, dimensions 4.5 × 5.5 × 32 mm 3 were used ; the axis was tested for 2 samples per state. The fracture toughness K Q (MPa × m 1/2 ) was calculated using the maximum load F max from the following ratio: K Q = F max × Y min / B × W 1/2 , where W is the height, B is the thickness of the sample, Y min - the minimum value of the dimensionless coefficient of the stress intensity factor.
Для испытаний на многоцикловую усталость использовали стандартные образцы с размерами рабочей части ⌀5×10 мм. Испытания проводили при комнатной температуре на базе N=107 циклов при частоте 10 Гц. Максимальная растягивающая нагрузка составляла Pmax=400 МПа, минимальная - Pmin=70 МПа.For tests on multi-cycle fatigue, standard samples with a working part of ⌀5 × 10 mm were used. The tests were carried out at room temperature based on N = 10 7 cycles at a frequency of 10 Hz. The maximum tensile load was P max = 400 MPa, the minimum - P min = 70 MPa.
В таблице 3 представлены механические свойства на растяжение, длительную прочность, вязкость разрушения и усталостные свойства образцов, вырезанных из термически обработанной заготовки сплава Ti-45Al-5Nb-lMo-0,2B, при различных температурах испытания. Видно, что образцы, обработанные по заявляемому способу, показывают относительно высокие механические свойства.Table 3 presents the mechanical tensile properties, long-term strength, fracture toughness and fatigue properties of samples cut from a heat-treated billet of Ti-45Al-5Nb-lMo-0.2B alloy at various test temperatures. It can be seen that the samples processed by the present method show relatively high mechanical properties.
Таким образом, режимы обработки по заявляемому способу обеспечивают эффективное общее измельчение микроструктуры литой заготовки из (γ+α2)-сплава и повышенный уровень механических свойств.Thus, the processing modes of the present method provide effective overall grinding of the microstructure of the cast billet from the (γ + α 2 ) alloy and an increased level of mechanical properties.
Пример №2Example No. 2
Данный пример отличается от примера 1 тем, что здесь был взят относительно низколегированный сплав номинального состава Ti-44Al-2,5Nb-0,3Mo-0,2B (в ат.%). Термическую обработку осуществляли по одному режиму, используя принудительное охлаждение на воздухе (в потоке воздуха) и несколько более низкую температуру отжига при температурах (α+γ)-фазовой области.This example differs from example 1 in that a relatively low alloy alloy of a nominal composition Ti-44Al-2.5Nb-0.3Mo-0.2B (in atomic percent) was taken here. Heat treatment was carried out according to one regime using forced cooling in air (in an air stream) and a slightly lower annealing temperature at temperatures of the (α + γ) phase region.
На фиг.3 (а, б) представлена микроструктура образца, вырезанного из заготовки сплава, подвергнутой термической обработке в соответствии с заявляемым способом. Термическая обработка приводит к формированию однородной микроструктуры со средним размером пластинчатых колоний D≈35 мкм и незначительной объемной долей глобулярной (γ+β)-составляющей. Плотность дислокаций в объеме колоний составляет ρ=108-109 см-2.Figure 3 (a, b) shows the microstructure of a sample cut from an alloy billet subjected to heat treatment in accordance with the claimed method. Heat treatment leads to the formation of a homogeneous microstructure with an average size of lamellar colonies D≈35 μm and an insignificant volume fraction of the globular (γ + β) component. The dislocation density in the volume of the colonies is ρ = 10 8 -10 9 cm -2 .
Режимы термической обработки, использованные для литой заготовки сплава Ti-44Al-2,5Nb-0,3Mo-0,2B, и описание полученной микроструктуры (фиг.3 а, б) приведены в табл.4.The heat treatment modes used for the cast billet of the Ti-44Al-2.5Nb-0.3Mo-0.2B alloy, and a description of the obtained microstructure (Fig. 3 a, b) are given in Table 4.
На фиг.4 представлены гистограммы распределения по размерам колоний в образцах сплава Ti-44Al-2,5Nb-0,3Mo-0,2B, не подвергнутом и подвергнутом термической обработке. Видно, что термическая обработка обеспечивает формирование более мелкой и однородной микроструктуры с меньшим, чем в исходном состоянии, средним размером колоний.Figure 4 presents the histograms of the size distribution of the colonies in samples of the alloy Ti-44Al-2.5Nb-0.3Mo-0.2B, not subjected and subjected to heat treatment. It can be seen that heat treatment provides the formation of a finer and more uniform microstructure with a smaller average colony size than in the initial state.
В таблице 5 представлены механические свойства на растяжение, длительную прочность, вязкость разрушения и усталостные свойства образцов, вырезанных из термически обработанных заготовок сплава Ti-44Al-2,5Nb-0,3Mo-0,2B, при различных температурах испытания. Режимы обработки по заявляемому способу обеспечивают эффективное общее измельчение микроструктуры литой заготовки из (γ+α2)-сплава с пониженным содержанием легирующих элементов, что позволяет получить для обрабатываемой заготовки высокий уровень механических свойств.Table 5 presents the mechanical tensile properties, long-term strength, fracture toughness and fatigue properties of samples cut from heat-treated preforms of Ti-44Al-2.5Nb-0.3Mo-0.2B alloy at various test temperatures. The processing modes of the present method provide effective overall grinding of the microstructure of the cast billet from the (γ + α 2 ) alloy with a low content of alloying elements, which allows to obtain a high level of mechanical properties for the processed billet.
Пример №3Example No. 3
Данный пример отличается от примера 1 тем, что термическую обработку литой заготовки сплава Ti-45Al-5Nb-1Mo-0,2B (в ат.%) осуществляли только по режиму 2; кроме того, заготовку охлаждали непосредственно после ее затвердевания. При изготовлении литой заготовки (отливки) использовали центробежную литейную установку фирмы "Linn". Заготовка (отливка) имела цилиндрическую форму с размерами ⌀16×70 мм.This example differs from example 1 in that the heat treatment of the cast billet of the Ti-45Al-5Nb-1Mo-0.2B alloy (in at.%) Was carried out only according to
Режимы термической обработки и описание полученной в заготовке микроструктуры представлены в таблице 6. Видно, что термическая обработка приводит к формированию такой же микроструктуры, что и в примере 1 по заявляемому способу, поэтому она не приведена на фигуре.The heat treatment modes and a description of the microstructure obtained in the workpiece are presented in table 6. It can be seen that the heat treatment leads to the formation of the same microstructure as in example 1 according to the claimed method, therefore, it is not shown in the figure.
В таблице 7 представлены механические свойства на растяжение, длительную прочность, вязкость разрушения и усталостные свойства образцов, вырезанных из термически обработанных заготовок (отливок) сплава Ti-45Al-5Nb-1Mo-0,2B, при различных температурах испытания.Table 7 presents the mechanical tensile properties, long-term strength, fracture toughness and fatigue properties of samples cut from heat-treated blanks (castings) of Ti-45Al-5Nb-1Mo-0.2B alloy at various test temperatures.
Режимы термической обработки по заявляемому способу, в том числе включающие в себя ступенчатое охлаждение до комнатной температуры непосредственно после изготовления заготовки (отливки), обеспечивают эффективное общее измельчение микроструктуры литой заготовки из (γ+α2)-сплава, что позволяет получить для обрабатываемой заготовки высокий уровень механических свойств. Следует отметить, что полученные свойства близки к свойствам заготовки, обработанной в соответствии с заявляемым способом, представленным в примере 1.The heat treatment modes according to the claimed method, including including step-by-step cooling to room temperature immediately after the manufacture of the billet (casting), provide effective overall grinding of the microstructure of the cast billet from the (γ + α 2 ) alloy, which allows to obtain a high billet for the workpiece level of mechanical properties. It should be noted that the obtained properties are close to the properties of the workpiece processed in accordance with the inventive method presented in example 1.
Таким образом, режимы обработки по заявляемому способу обеспечивают эффективное общее измельчение микроструктуры литой заготовки из (γ+α2)-сплава как с повышенным, так и с пониженным содержанием легирующих элементов, что позволяет получить для обрабатываемой заготовки относительно высокий уровень механических свойств. Это удается благодаря достижению наиболее равновесной и однородной преимущественно пластинчатой микроструктуры с малым размером колоний/зерен.Thus, the processing modes of the present method provide effective overall grinding of the microstructure of the cast billet from the (γ + α 2 ) alloy with both high and low content of alloying elements, which allows to obtain a relatively high level of mechanical properties for the workpiece. This is possible due to the achievement of the most equilibrium and homogeneous predominantly lamellar microstructure with a small colony / grain size.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Semiatin S.L., Chesnutt J.C., Austin С.et al. Processing of intermetallic alloys // Proceedings of the 2nd International Symposium «Structural Intermetallics», редакторы Nathal M.V., Darolia R., Liu C.T. et al., the Minerals Metals and Materials Society. 1997. P.263-276.1. Semiatin S. L., Chesnutt J. C., Austin C. et al. Processing of intermetallic alloys // Proceedings of the 2nd International Symposium Structural Intermetallics, editors Nathal M.V., Darolia R., Liu C.T. et al., the Minerals Metals and Materials Society. 1997. P.263-276.
2. Kim Y-W. and Dimiduk D.M. Designing gamma TiAl alloys: fundamentals, strategy and production // Proceedings of the 2nd International Symposium «Structural Intermetallics», редакторы Nathal M.V., Darolia R., Liu C.T. et al., the Minerals Metals and Materials Society. 1997. P.531-543.2. Kim Y-W. and Dimiduk D.M. Designing gamma TiAl alloys: fundamentals, strategy and production // Proceedings of the 2nd International Symposium Structural Intermetallics, editors Nathal M.V., Darolia R., Liu C.T. et al., the Minerals Metals and Materials Society. 1997. P.531-543.
3. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Заявка на патент №20090151822 «Titanium aluminides alloys», AC22C2100FI, 18.06.2009.3. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Patent Application No. 20090151822 "Titanium aluminides alloys", AC22C2100FI, 06/18/2009.
4. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Заявка на патент №20100000635 «Titanium aluminides alloys», AC22F118FI, 7.01.2010.4. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M. Patent Application No. 2010000635 "Titanium aluminides alloys", AC22F118FI, 7.01.2010.
5. Appel F., Oehring M., Paul J.D.H. Nano-scale design of TiAl alloys based on β-phase decomposition // Adv. Eng. Mater. 2006. V.8. P.371-376.5. Appel F., Oehring M., Paul J.D.H. Nano-scale design of TiAl alloys based on β-phase decomposition // Adv. Eng. Mater. 2006. V.8. P.371-376.
6. Saage H, Huang AJ, Hu D, Loretto MH, Wu X. Microstructures and tensile properties of massively transformed and aged Ti46A18Nb and Ti46A18Ta alloys // Intermetallics. 2009. V.17. P.32-38.6. Saage H, Huang AJ, Hu D, Loretto MH, Wu X. Microstructures and tensile properties of massively transformed and aged Ti46A18Nb and Ti46A18Ta alloys // Intermetallics. 2009. V.17. P.32-38.
7. Imayev V, Gaisin R., Wunderlich R., Valiev R., Fecht H-J., Formation and stability of near convoluted structure obtained in the Ti-46Al-8Ta alloy via air quenching and ageing, // Adv. Eng. Materials. 2010. V.12. N1-2. P.30-34.7. Imayev V, Gaisin R., Wunderlich R., Valiev R., Fecht H-J., Formation and stability of near convoluted structure obtained in the Ti-46Al-8Ta alloy via air quenching and ageing, // Adv. Eng. Materials. 2010. V.12. N1-2. P.30-34.
8. Имаев В.М., Хисматуллин Т.Г., Имаев P.M. Микроструктура и технологическая пластичность литых интерметаллидных сплавов на основе Y-TiAl // ФММ. 2010. Т.109. N4. С.434-443.8. Imaev V.M., Khismatullin T.G., Imaev P.M. Microstructure and technological plasticity of cast intermetallic alloys based on Y-TiAl // FMM. 2010.V. 109. N4. S.434-443.
9. Оленева Т.И., Имаев В.М., Имаев P.M., Хисматуллин Т.Г. Структура и механические свойства литых β-затвердевающих гамма алюминидов титана, легированных Nb, Mo, В // Всероссийская молодежная школа-конференция «Современные проблемы металловедения», посвященная 100-летию кафедры металловедения цветных металлов МИСиС: Сборник трудов, г.Пицунда, р.Абхазия. 2009. С.28-30.9. Oleneva T.I., Imaev V.M., Imaev P.M., Khismatullin T.G. Structure and mechanical properties of cast β-hardening gamma titanium aluminides alloyed with Nb, Mo, B // All-Russian Youth School-Conference "Modern Problems of Metallurgy" dedicated to the 100th anniversary of the Department of Non-ferrous Metals Metals MISiS: Proceedings, Pitsunda, r. Abkhazia 2009. P.28-30.
10. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов // Москва «Металлургия». 1986. 480 с.10. Novikov I.I. Theory of heat treatment of metals // Moscow "Metallurgy". 1986. 480 p.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012108215/02A RU2503738C2 (en) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | METHOD OF THERMAL TREATMENT OF CAST SLABS FROM HYPEREUTECTIC INTERMETALLIDE ALLOYS BASED ON PHASES γ-TiAl+α2-Ti3Al |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012108215/02A RU2503738C2 (en) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | METHOD OF THERMAL TREATMENT OF CAST SLABS FROM HYPEREUTECTIC INTERMETALLIDE ALLOYS BASED ON PHASES γ-TiAl+α2-Ti3Al |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012108215A RU2012108215A (en) | 2013-09-10 |
RU2503738C2 true RU2503738C2 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49164608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012108215/02A RU2503738C2 (en) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | METHOD OF THERMAL TREATMENT OF CAST SLABS FROM HYPEREUTECTIC INTERMETALLIDE ALLOYS BASED ON PHASES γ-TiAl+α2-Ti3Al |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503738C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104264012A (en) * | 2014-09-30 | 2015-01-07 | 西北有色金属研究院 | Molybdenum-containing high-niobium beta-type gamma-TiAl alloy ingot and preparation method thereof |
RU2606685C1 (en) * | 2015-08-24 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | METHOD FOR THERMOMECHANICAL TREATMENT OF CAST (γ+α2)-INTERMETALLIC ALLOYS BASED ON TITANIUM ALUMINIDE γ-TiAl |
RU2694212C1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-07-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Method for quantitative evaluation of distribution of disperse phases of sheet aluminum alloys |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6231699B1 (en) * | 1994-06-20 | 2001-05-15 | General Electric Company | Heat treatment of gamma titanium aluminide alloys |
RU2203976C2 (en) * | 2001-06-13 | 2003-05-10 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | METHOD OF TREATMENT OF CAST HYPEREUTECTOID ALLOYS ON BASE OF TITANIUM ALUMINIDES γ-TiAl AND α2Tl3Al |
US20050081967A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-04-21 | Dawei Hu | Method of heat treating titanium aluminide |
-
2012
- 2012-03-02 RU RU2012108215/02A patent/RU2503738C2/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6231699B1 (en) * | 1994-06-20 | 2001-05-15 | General Electric Company | Heat treatment of gamma titanium aluminide alloys |
RU2203976C2 (en) * | 2001-06-13 | 2003-05-10 | Институт проблем сверхпластичности металлов РАН | METHOD OF TREATMENT OF CAST HYPEREUTECTOID ALLOYS ON BASE OF TITANIUM ALUMINIDES γ-TiAl AND α2Tl3Al |
US20050081967A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-04-21 | Dawei Hu | Method of heat treating titanium aluminide |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
ИМАЕВ В.М. и др. Измельчение зерен малогабаритных слитков интерметаллидных сплавов Ti-46Al-8Nb и Ti-46Al-8Ta с использованием массивного превращения.: Реферат. - Физика металлов и металловедение, 2010, т. 109, 4. * |
ИМАЕВ В.М. и др. Измельчение зерен малогабаритных слитков интерметаллидных сплавов Ti-46Al-8Nb и Ti-46Al-8Ta с использованием массивного превращения.: Реферат. - Физика металлов и металловедение, 2010, т. 109, №4. * |
ОЛЕНЕВА Т.И. и др. Структура и механические свойства литых beta-затвердевающих гамма-алюминидов титана, легированных Nb, Mo.: В. Всероссийская молодежная школа-конференция "Современные проблемы металловедения". - Пицунда, 2009. * |
ОЛЕНЕВА Т.И. и др. Структура и механические свойства литых β-затвердевающих гамма-алюминидов титана, легированных Nb, Mo.: В. Всероссийская молодежная школа-конференция "Современные проблемы металловедения". - Пицунда, 2009. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104264012A (en) * | 2014-09-30 | 2015-01-07 | 西北有色金属研究院 | Molybdenum-containing high-niobium beta-type gamma-TiAl alloy ingot and preparation method thereof |
RU2606685C1 (en) * | 2015-08-24 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | METHOD FOR THERMOMECHANICAL TREATMENT OF CAST (γ+α2)-INTERMETALLIC ALLOYS BASED ON TITANIUM ALUMINIDE γ-TiAl |
RU2694212C1 (en) * | 2018-01-25 | 2019-07-09 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Method for quantitative evaluation of distribution of disperse phases of sheet aluminum alloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012108215A (en) | 2013-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhou et al. | Microstructure, precipitates and mechanical properties of powder bed fused inconel 718 before and after heat treatment | |
Brenne et al. | Microstructural design of Ni-base alloys for high-temperature applications: impact of heat treatment on microstructure and mechanical properties after selective laser melting | |
Jiang et al. | Hot deformation behavior of β phase containing γ-TiAl alloy | |
Bolz et al. | Microstructure and mechanical properties of a forged β-solidifying γ TiAl alloy in different heat treatment conditions | |
Clemens et al. | Design, processing, microstructure, properties, and applications of advanced intermetallic TiAl alloys | |
US8864918B2 (en) | Method for producing a component and components of a titanium-aluminum base alloy | |
CN105451915B (en) | Titanium-aluminium alloy workpiece manufacturing process | |
Sizova et al. | A study on hot-working as alternative post-processing method for titanium aluminides built by laser powder bed fusion and electron beam melting | |
RU2657892C2 (en) | High strength titanium alloy with alpha-beta structure | |
JP7073051B2 (en) | Manufacturing method of superalloy articles and related articles | |
Huber et al. | Influence of process parameter variation during thermo-mechanical processing of an intermetallic β-stabilized γ-TiAl based alloy | |
Kan et al. | Microstructural degradation of Ti-45Al-8Nb alloy during the fabrication process by electron beam melting | |
Timelli et al. | Effect of solution heat treatments on the microstructure and mechanical properties of a die-cast AlSi7MgMn alloy | |
Valiev et al. | Grain boundaries and mechanical properties of ultrafine-grained metals | |
JP7233659B2 (en) | Titanium aluminide alloy material for hot forging, method for forging titanium aluminide alloy material, and forged body | |
RU2503738C2 (en) | METHOD OF THERMAL TREATMENT OF CAST SLABS FROM HYPEREUTECTIC INTERMETALLIDE ALLOYS BASED ON PHASES γ-TiAl+α2-Ti3Al | |
Shirinkina et al. | Annealing-induced structural–phase transformations in an Al–Zn–Mg–Fe–Ni alloy after high pressure torsion | |
Locq et al. | γ′ Precipitation study of a Co-Ni-based alloy | |
Çadırlı et al. | Effect of heat treatment on the microstructures and mechanical properties of Al–4Cu–1.5 Mg alloy | |
Kamyshnykova et al. | Microstructure and mechanical properties of Ti–45Al–2W–xC alloys | |
Jung et al. | Achieving fine fully lamellar microstructure of casting TiAl alloy by simple heat treatment | |
Barkov et al. | Effect of the Zr and Er content on the structure and properties of the Al–5Si–1.3 Cu–0.5 Mg alloy | |
WO2017123186A1 (en) | Tial-based alloys having improved creep strength by strengthening of gamma phase | |
Baler et al. | Influence of thermomechanical processing parameters on microstructural evolution of a gamma-prime strengthened cobalt based superalloy during high temperature deformation | |
Kuznetsov et al. | Structural and phase transformations in single-crystal rhenium-and ruthenium-alloyed nickel alloy under testing for long-term strength |