Анотація до роботи:

Котко А.В. Закономірності деформаційного зміцнення у титані та деяких сплавах на його основі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.13 – фізика металів. – Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, Київ, 2007.

Робота присвячена вивченню закономірностей деформаційного зміцнення титану та деяких сплавів на його основі. Об’єктом дослідження були технічно чистий титан (сплав ВТ1-0) з різним розміром зерна у відпаленому і попередньо деформованому стані, а також група промислових та експериментальних сплавів різного фазового складу. Показано, що у вивченому інтервалі температури і ступеня деформації для технічно чистого титану зберігається той самий показник деформаційного зміцнення n=0,91, який не залежить від розміру зерна і попередньої деформації. На основі аналізу даних механічних випробувань та структурних досліджень для сплаву ВТ1-0 з розміром зерна 15 та 100 мкм побудовані діаграми “істинна деформація температура” (ІДТ), кожна яких являє собою систему температурних залежностей критичних деформацій зміни структурного стану в процесі пластичної деформації.

Для вивчення особливостей деформації складнолегованих титанових сплавів (в яких за рахунок легування і термомеханічної обробки можна в широких межах змінювати співвідношення a-, b- та w-фаз) використано визначення показника деформаційного зміцнення n, по чисельному значенню якого можна однозначно визначити фазу, що контролює деформацію матеріалу. Ілюструється вплив фазового складу сплаву і морфології фазових складових на чисельне значення n. Показник деформаційного зміцнення змінюється від 0,51 у випадку пластинчастих структур, коли b-фаза розташована по границям a-пластин, до 0,81 у випадку глобулярної морфології b-фази. Встановлено, що в b-сплавах титану з ОЦК-ґраткою, показник n може змінюватися в інтервалі 0,5-1,0, незважаючи на те, що звичайно ОЦК метали мають показник n=0,5. Це обумовлено виділенням усередині зерен b дисперсних виділень w-фази, що різко зменшують кількість систем ковзання при деформації сплаву. У сплавів з початковими стадіями виділення w-фази показник n близький до 0,5. Сплави з більш повним виділенням w-фази характеризуються показником n, що прямує до 1.

Частина роботи присвячена вивченню перспективних матеріалів, так званих “титанових сталей” та “титанових чавунів”. Описані результати вивчення впливу легуючих елементів на фазовий склад та морфологію сплавів після гартування, вплив легованості матриці на механічні властивості.

1. Встановлено, що показник деформаційного зміцнення n в інтервалі температур -196-850 С в технічно чистому титані не залежить від розміру зерна, попередньої обробки сплаву й чисельно дорівнює 0,91. Розмір зерна впливає на довжину стадій деформаційного зміцнення; при зменшені розміру зерна критичний ступінь деформації для переходу в наступну стадію зменшується.

2. Побудовані діаграми „істина деформація-температура” (ІДТ), які є картами температурних залежностей критичних деформацій зміни структурного стану в процесі пластичної деформації.

3. На основі аналізу температурної залежності межі плинності попередньо деформованого технічно чистого титану виявлено, що при температурах Т>0,4Тф.п. механізм деформаційного зміцнення стає мало ефективним.

4. В двохфазних (б + в) сплавах титану значення показника n залежить від морфологічного типу структури. У сплавів з глобулярною структурою показник n наближається до значень ГЩУ титану. У сплавів з пластинчатою структурою показник n знижується до значень, притаманних ОЦК металам. Цей ефект має місце навіть у псевдо б сплавах з пластинчатою структурою при наявності тонких прошарків в-фази між a-пластинами. Показано, що морфологія структури визначає „ведучу” фазу, яка й контролює параметри деформаційного зміцнення всього сплаву.

5. Встановлено, що високолеговані в-сплави в загартованому стані, у яких ОЦК тип кристалічної гратки мають показник n близький до 1. Причиною цього є наявність щ виділень (зсувів площин в гратки з утворюванням фрагментів щ фази с ГЩУ граткою) або щ флуктуацій, що приводять при деформації сплаву до різкого зменшення числа можливих систем зсуву. Відпал, що знищує омегообразні зсуви ОЦК гратки, знижує показник зміцнення n до значень, близьких до притаманним ОЦК металам.

6. Встановлено, що в-прошарки в малолегованих сплавах (типу ВТ6) не містять необхідної для утворення щ зсувів концентрації в-стабілізаторів, тому вони знижують показник деформаційного зміцнення до 0,5.

7. Показано, що в жароміцних титанових сплавах з сіліцидним зміцненням показник деформаційного зміцнення залежить від наявності чи відсутності в прошарків. У сплавах з пластинчатою структурою (прокатаних у в області) показник n наближається до значень, характерних для ОЦК-металів. Сплави з поліедричною структурою (прокатані у б області) мають значення n, які близькі до чистого титану (0,91).

8. Сплави з пластинчатою структурою відрізняються підвищеною жароміцністю та міцністю, сплави з поліедричною структурою – підвищеною пластичністю та в’язкістю руйнування. За сполученням міцності, пластичності та міцності при підвищених температурах сплави з комбінованим силіцидним та інтерметалідним зміцненням знаходяться на рівні кращих жароміцних сплавів титану та дещо переважають їх.

Результати дисертації опубліковано в роботах:

1. Голуб С.Я., Котко А.В., Кузьменко Н.Н., Кулак Л.Д., Фирстов С.А., Хаенко Б.В. Фазообразование в сплавах титана при их закалке из жидкого состояния // Физика металлов и металловедение. – 1992. – №6. – С. 94-102.

2. Котко А.В., Моисеев В.Ф., Моисеева И.В., Пищак В.К. Взаимодействие структурных уровней деформации в титане при низких температурах // Электронная микроскопия и прочность материалов, Киев: ИПМ, 1993, С. 127-130.

3. Фирстов С.А., Моисеев В.Ф., Котко А.В. Особенности дислокационной структуры деформированного титана // Электронная микроскопия и прочность материалов, Киев: ИПМ, 1995, С. 73-.83.

4. Бородянская А.Ю., Котко А.В., Моисеев В.Ф., Моисеева И.В. Формирование дислокационных структур и механические свойства a-титана в интервале –196-850 С // Металлофизика и новейшие технологии. – 1997. – 19, № 4. – С. 50-59.

5. Фирстов С.А., Бородянская А.Ю., Котко А.В., Моисеева И.В.,Моисеев В.Ф. Механические свойства и структура деформированного титана в интервале 20-800 С // Металлофизика и новейшие технологии. – 1998. – 20, №3. – С. 70-78.

6. Котко А.В., Печковский Э.П., Моисеев В.Ф., Моисеева И.В., Пищак В.К. Особенности пластической деформации многофазных титановых сплавов // Металлофизика и новейшие технологии. – 2001. – 23, №8. – С. 1013-1027.

7. Бега Н.Д., Дацкевич О.В., Котко А.В., Ткаченко С.В., Фирстов С.А. Исследование влияния легирующих элементов на фазовые и структурные превращения при закалке в сплавах на основе системы Ti-Si // Металлофизика и новейшие технологии. – 2006. – 28, спецвыпуск. – С. 157-164.