Спосіб обробки титанового сплаву вт-6

Реферат: Винахід належить до галузі металургії кольорових металів, а саме – до способу обробки титанового сплаву ВТ-6. Спосіб включає циклічну пластичну деформацію заготовки шляхом всебічного ізотермічного кування зі зниженням температури деформації від 700 до 600 °С і зміною умов деформації багаторазовим поворотом заготовки щодо осі деформації в сукупності з операціями осаджування і протягування до отримання ультрадрібнозернистої структури. Потім заготовку додатково деформують шляхом витискання в умовах всебічного стиску при кріогенній температурі і при відносній зміні площі поперечного перерізу заготовки від 8 до 20 %. UA 108318 C2 (12) UA 108318 C2 Винахід забезпечує підвищення опору пластичній деформації заготовки з вказаного титанового сплаву завдяки збільшенню ступеня дисперсності структури без порушення суцільності і утворення мікротріщин. UA 108318 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі кольорової металургії, а саме – до обробки металів і сплавів тиском. Титанові сплави відносять до важкодеформуємих матеріалів. Підвищення міцності титанових сплавів багато в чому зводиться до отримання у сплавах ультрадрібнозернистої структури. Відомий спосіб обробки титанового сплаву ВТ-6 шляхом рівноканального кутового пресування (РККИ) заготовки [1]. Спосіб полягає в багатократній пластичній деформації заготовки шляхом продавлювання її через два пересічні канали рівного діаметру. Для РККП необхідне використання заготовки у формі паралелепіпеда. Недоліком даного способу є те, що при РККП формування структури по перерізу неоднорідне і може відбуватися утворення мікротріщин і порушення суцільності заготовки. Це лімітує досягнення необхідного рівня подрібнення субструктури матеріалу і, відповідно, рівня зміцнення. Найбільш близьким до способу, який заявляється, є спосіб обробки заготовки з титанового сплаву ВТ-6 ізотермічним куванням (ІЗК) [2]. Заготовка з титанового сплаву ВТ-6 піддасться обробці, що включає проведення циклічних пластичних деформацій шляхом всебічного ізотермічного кування зі зниженням температури деформації в інтервалі від 700 до 600 °C. При цьому змінюють умови деформації багаторазовим поворотом заготовки щодо осі деформації в сукупності з операціями осаджування і протягування до отримання ультрадрібнозернистої структури. При здійсненні цього способу використовують надпластичність титанового сплаву ВТ-6 при температурах від 700 до 600 °C. Проте, при використанні даного способу ступінь подрібнення структури шляхом деформації у вказаних температурних умовах обмежений. Крім того, зростає вірогідність тріщиноутворення, що призводить до втрати запасу пластичності. До недоліків даного способу відноситься також необхідність проведення попередніх досліджень в широкому інтервалі деформацій, як по температурі так і по швидкості змінення температури з використанням модельних зразків для розробки технологічного маршруту ІЗК. Задачею, на яку направлений винахід, є удосконалення способу обробки титанового сплаву ВТ-6 з метою отримання заготовок з підвищеним опором пластичній деформації. Задача повинна вирішуватися шляхом додаткової обробки заготовок з титанового сплаву ВТ-6 для підвищення ступеня дисперсності структури без порушення суцільності і утворення мікротріщин. Поставлена задача вирішується способом обробки титанового сплаву ВТ-6, що заявляється. Як і в найближчому аналогу, спочатку проводять циклічну пластичну деформацію заготовки шляхом всебічного ізотермічного кування зі зниженням температури деформації від 700 до 600 °C. Умови деформації змінюють багаторазовим поворотом заготовки щодо осі деформації в сукупності з операціями осаджування і протягування до отримання ультрадрібнозернистої структури. На відміну від найближчого аналогу, в запропонованому способі заготовку додатково деформують шляхом витискання в умовах всебічного стиску при кріогенній температурі і при відносній зміні площі поперечного перерізу заготовки від 8 до 20 %. Як показали експериментальні дослідження, деформація сплаву ВТ-6 шляхом витискання при всебічному стиску у вказаних вище умовах і відносній зміні площі поперечного перерізу заготовки від 8 до 20 % призводить до додаткового подрібнення структури сплаву приблизно до 100-200 нм, що забезпечує зростання опору пластичній деформації при збереженні запасу пластичності. Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами. На фігурі показаний графік залежності межі плинності сплаву ВТ-6 після деформації витисканням в умовах всебічного стиску при кріогенній температурі (77 К) від величини відносної зміни площі поперечного перерізу заготовки. Розглянемо на прикладі, як реалізується запропонований спосіб. Заготовку зі сплаву ВТ-6 спочатку піддають пластичній деформації шляхом всебічного ізотермічного кування зі зниженням температури деформації в інтервалі 700-600 °C і зміною умов деформації багаторазовим поворотом заготовки щодо осі деформації в сукупності з операціями осаджування і протягування до отримання ультрадрібнозернистої структури для. Для цього використовують заготовку з гарячекатаного прутка діаметром 80 мм і довжиною L = 100 мм, яка піддається термічній обробці (нагріву до Т = 1000 °C, витримці і охолоджуванні у воді) для додання матеріалу тонкопластинчатої структури. Потім заготовка нагрівається до Т = 700 °C і деформується в ізотермічних умовах на нагрітих до Т = 700 °C бойках по схемі: осаджування на 50 %, протяжці на початковий діаметр 80 мм. При цьому, в ході протяжки заготовка повертається так, щоб вісь отриманого циліндра була повернена на 90° щодо осі первинного 1 UA 108318 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 циліндра. Всього роблять шість таких циклів при Т-700 °C Потім проводять обробку по такій же схемі при температурі заготовки і бойків Т = 600 °C. Така деформаційна обробка усуває застійні зони і забезпечує однорідну мікроструктуру заготовки з характерним розміром субзерен приблизно 400 нм. Далі зразки, отримані таким чином, підлягають деформації шляхом витискання в умовах всебічного стиску при кріогенній температурі 77°К квазігідроекструдуванню. Для цього заготовка з титанового сплаву ВТ-6 у вигляді циліндра вмонтовується в пристрій для низькотемпературного квазігідроекструдування металів. Пристрій є камерою високого тиску, в каналі якої переміщається пуансон, а на дні каналу встановлена матриця, в яку упирають вищезазначену заготовку. Необхідною умовою є наявність вільного простору між заготовкою і стінками каналу камери високого тиску, який заповнюється середовищем для передачі тиску (якнайкращі результати реалізуються при використанні для цього індію). Камеру високого тиску встановлюють в посудині Дьюара спеціальної конструкції, в якій відбувається процес екструдування при кріогенних температурах на звичайних промислових пресах. Посудину заповнюють хладагентом - зрідженим газом (наприклад, рідким азотом), після декількох хвилин перебування в цьому хладагенті всі елементи камери екструзії високого тиску охолоджуються до температури цього хладагента (77 К). При включенні преса його плунжер діє на пуансон пристрою, що стискає середовище для передачі тиску. Це забезпечує потрібні зусилля всебічного стиску на заготовку. При досягненні достатнього рівня тиску, заготовка продавлюється через матрицю. Далі прес розвантажують, утеплюють до кімнатної температури і виймають отриману заготовку. Як видно з графіка, приведеного на фігурі, ефективне зростання межі текучості спостерігається при величині відносної зміни площі поперечного перерізу заготовки від 8 до 20 %. Цифрою 1 на фігурі позначена залежність межі плинності сплаву ВТ-6, обробленого за способом, який заявляється. Цифрою 2 позначений рівень межи плинності сплаву ВТ-6 після обробки ізотермічним куванням. Видно, що на досліджуваній залежності максимум межі плинності відповідає величині відносної зміни площі поперечного перерізу заготовки 16 %. При величині відносної зміни площі поперечного перерізу заготовки меншою 8 % збільшення щільності дислокацій в тілі субзерен виявляється ще недостатнім для вибудовування їх в субмежі. При деформації витискуванням в умовах всебічного стиснення, що забезпечує відносну зміну площі поперечного перетину заготовки понад 20 %, спостерігається утворення мікротріщин, що веде до зниження запасу пластичності в сплаві ВТ-6. Після деформації витискуванням в умовах всебічного стиску при кріогенній температурі до відносної зміни площі поперечного перерізу заготовки від 8 до 20 % отримуваний результат обумовлений тим, що при обробці сплаву титану ВТ-6 відбувається збільшення щільності лінійних дефектів в тілі субзерен, які формують нові межі, тобто субструктура додатково подрібнюється. Мабуть, в даному випадку здійснення деформацій в кріогенних умовах, коли пригнічені процеси динамічного повернення, забезпечує додаткове збільшення щільності лінійних і точкових дефектів і створює термодинамічні передумови формування нових субмеж. Таким чином, запропонований спосіб забезпечує підвищення опору пластичній деформації сплаву ВТ-6 при збереженні пластичності. Джерела інформації: 1. Патент РФ №2240197. 2. Патент РФ № 2134308 (найближчий аналог). ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 Спосіб обробки титанового сплаву ВТ-6, що включає проведення циклічних пластичних деформацій шляхом всебічного ізотермічного кування зі зниженням температури деформації в інтервалі 700-600 °C і зміною умов деформації багаторазовим поворотом заготовки щодо осі деформації в сукупності з операціями осаджування і протягування до отримання ультрадрібнозернистої структури, який відрізняється тим, що заготовку додатково деформують шляхом витискання в умовах всебічного стиску при кріогенній температурі і при відносній зміні площі поперечного перерізу заготовки від 8 до 20 %. 2 UA 108318 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3