ГЛАВА 2
ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЛЕГИРОВАНИЯ И СОСТАВА СПЛАВА
2.1. Методика проведения исследований
В процессе выполнения работы использовали известные общепринятые методики
исследований. Это макро- и микроструктурный анализ металла различных плавок,
определение их температуры аллотропического и фазовых превращений,
рентгеноструктурный и рентгеноспектральный микроанализ, фрактографическая
оценка изломов, механические и ресурсные испытания. Все результаты этих
исследований подвергали статистической обработке.
Макроструктурные исследования проводили с целью определения размеров и формы
макрозёрен в образцах литого и деформированного металла, в том числе сварных
соединений, и выявления в металле дефектов типа трещин, пор, расслоений,
металлических и неметаллических включений. При исследовании микроструктуры
определяли величину микрозёрен, их ориентацию, количество, форму и размеры
отдельных фаз, их взаимное расположение, наличие микровключений и др.
Подготовку микро и макрошлифов осуществляли по стандартной методике с
применением химического и электролитического травления. Металлографические
исследования выполняли на микроскопе Neophot 32.
Рентгеноструктурные исследования проводили на дифрактометре-дифрактографе
ДРОН-3.0 в монохроматическом CuKб излучении с фокусировкой по схеме
Брегга-Брентано. Количественный фазовый состав определяли по методике
предложенной Ермоловой М. И. [37, 66], используя соотношение:
(2.1)
где І(102)б - относительная интенсивность линии (102) б-фази, І(200)в -
относительная интенсивность линии (200) в-фазы.
Компьютерную обработку полученных результатов осуществляли с применением
программного обеспечения ORIGEN 7.0.
Чтобы определить изменения параметров кристаллической решетки сплавов в
зависимости от типа и количества легирующих элементов, режимов термической
обработки и метода сварки наблюдения проводили по линиям (112), (201), (103)
a-Ti. А затем по их положению рассчитывали параметры решетки, используя
известную формулу [67]:
(2.2)
Для изучения диффузионного перераспределения легирующих элементов между фазами,
и определения их концентрации в разных фазах применяли рентгеноспектральный
микроанализ. Его проводили методом ТЕМ/ЕDS на электронном микроскопе
JЕМ-2000FХ11, оборудованном стандартным Si(Li)-детектором и AN 10000/95S ЕDS
спектрометром. Диаметр электронного пучка составлял 0,16 или 0,22 мкм, а
диаметр сферического объёма, который анализируется, - 0,64 или 0,88 мкм. Для
количественного анализа элементов использовалась "LINK" ZAF/FKS - программа.
Для калибровки использовался кобальт. На этом же микроскопе выполняли
дифракционный анализ. Состав фаз также изучали и на сканирующем электронном
микроскопе CAMECA. Массовую концентрацию элементов в сплаве определяли по
зависимости [67]:
, (2.3)
где - концентрация элемента А в сплаве АВ; - интенсивность рентгеновского
излучения элемента А в сплаве АВ; - интенсивность эталонного рентгеновского
излучения; Z - поправка на атомный номер элемента; А - поправка на абсорбцию; F
- поправка на флуоресценцию.
При количественном анализе расчеты массовой доли соответствующего элемента в
сплаве проводились методом итерации с помощью соответствующих
специализированных программ на ЭВМ прибора.
Исследование микрорельефа поверхности разрушения образцов проводили на
сканирующем электронном микроскопе JSM-35C при увеличениях ґ 2000…ґ 20000.
Температуру (a+b)®b превращения определяли методом дифференциального
термического анализа на приборе ВДТА-8М-3. Скорость нагрева составляла 1 град/с
, а точность измерений ± 3 °С [68].
Химический состав слитков сплавов после выплавки определяли спектрометром
SA-2000 фирмы LECO, а содержание в них газов на газоанализаторах фирмы LECO:
RO-316 – для кислорода, TN-114 – для азота, RH-3 - для водорода.
Сварку образцов осуществляли дуговым и электроннолучевым методами. Дуговую
сварку вольфрамовым электродом в аргоне выполняли в автоматическом режиме
лабораторной сварочной головкой с применением источника питания ARISTO-500
фирмы ESAB. Электроннолучевую сварку (ЭЛС) производили в установке УЛ-144,
укомплектованной источником питания ЭЛА 60/60.
Основными показателями механических свойств, которые характеризуют титановые
сплавы (согласно ГОСТ 1497-84 [122]) являются: предел прочности (sв, МПа),
относительное удлинение (d, %), относительное сужение (y, %) и ударная вязкость
(КСU и KCV, Дж/см2). Механические свойства определяли при нормальной
температуре на образцах, которые вырезали из металла подвергнутого
соответствующей термической обработке. Механические свойства сварных соединений
в целом и их отдельных участков – сварного шва и зоны термического влияния,
определяли по ГОСТ 6996-66 [123].
Испытания при одноосном растяжении проводили на разрывной машине Р-0,5 (Zwick).
Скорость нагружения образцов составляла 0,08 мм/сек. Диаграмму растяжения
получали в координатах "нагрузка-удлинение". Величины sВ, s0,2, d определяли по
известной методике [69].
Испытания образцов на малоцикловую усталость проводили на универсальных
сервогидравлических машинах УИМ-25 и УИМ40-2. Нагружение осуществляли отнулевым
циклом (R=0) с частотой 3 Гц. Для сварных соединений после каждых 5000 циклов к
образцу прикладывался маркерный блок, состоящий из ста отнулевых циклов (R=0).
Результаты механических испытаний и определения других свойств подвергали
статистической обработке. Полученные данные рассматривали как случайные
величины, которые подчиняются нормальному закону и имеют статистическое
распределение. Поэтому ср
- Київ+380960830922