КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 21-79-10380

НазваниеСтруктурообразование и механизмы сверхпластической деформации титановых сплавов, легированных бета-стабилизаторами и редкоземельными металлами

РуководительКотов Антон Дмитриевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС", г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2021 - 06.2024

Конкурс№61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые словаТитановые сплавы; сверхпластичность; механизмы деформации; эволюция микроструктуры; термомеханическая обработка; моделирование

Код ГРНТИ53.49.15

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Обладая уникальным комплексом свойств, такими как низкая плотность, превосходная коррозионная и эрозионная стойкость во многих средах, жаростойкость и жаропрочность, сплавы на основе титана являются широко востребованным материалом в различных отраслях промышленности. Однако, получение деталей из титановых сплавов традиционными методами формообразования является непростой задачей из-за высоких значений напряжения в сочетании с относительно низким модулем упругости, а также высокой чувствительностью к параметрам обработки, что приводит к большому проценту брака на производстве, особенно деталей сложной геометрии, получаемых из листовых полуфабрикатов. Сверхпластическая формовка позволяет устранить вышеперечисленные трудности и обеспечивает возможность формообразования малым давлением газа за одну технологическую операцию деталей сложной геометрии из труднодеформируемых сплавов. Промышленные титановые сплавы проявляют сверхпластичность при относительно высоких температурах деформации (850-900 °С), что является ключевым недостатком с точки зрения повышенного износа оборудования и матриц, повышенных энергетических затрат, а также окисления заготовок и формирования альфированного слоя на поверхности деталей. Проявление сверхпластичности при таких высоких температурах обусловлено действием комплекса механизмов деформации, имеющих диффузионную природу – зернограничное скольжение, дислокационная и диффузионная ползучесть. Ключевой параметр структуры, определяющий температурно-скоростные условия проявления сверхпластичности – размер зерна, и чем он меньше, тем ниже допустимая температура и выше скорость формообразования. Важную роль в выборе температуры деформации играет и соотношение фаз с ОЦК и ГП решетками, которое для сплавов дуплексного типа должно быть примерно равным и обеспечивать как стабильность зеренной структуры при деформации, так и достаточную аккомодацию благодаря диффузионно-проницаемой и пластичной ОЦК фазе. Таким образом, при разработке составов новых титановых сплавов необходимо реализовать несколько условий: 1 – повысить содержание β-стабилизаторов с целью понижения бета-трансуса и получения оптимального соотношения фаз при более низких температурах; 2 – легировать сплавы элементами с высокой диффузионной способностью для увеличения эффективного коэффициента диффузии с целью облегчения и ускорения как зернограничного скольжения так и аккомодационных механизмов диффузионной и дислокационной ползучести, 3 – обеспечить формирование при термомеханической обработке ультрамелкого зерна и повысить термическую и деформационную стабильность зеренной структуры. Механизмы влияния легирования на температурно-скоростные условия проявления сверхпластичности требуют глубокого понимания для грамотного выбора легирующих элементов, их содержания и режимов обработки. Актуальная и комплексная цель данного проекта – установить закономерности влияния комплексного легирования бета-стабилизаторами с разной диффузионной способностью и образующими дисперсные частицы и потенциально способными сдерживать рост зерен элементами на формирование зеренной структуры, ее эволюцию при отжиге и сверхпластической деформации, деформационное поведение и вклады действующих механизмов сверхпластической деформации. Достижение цели будет обеспечено благодаря привлечению разнообразных методик – от термодинамических расчетов и математического моделирования до детального многоуровневого микроструктурного анализа и изучения деформационного поведения сплавов в широких температурно-скоростных условиях деформации. Полученные закономерности позволят разработать рекомендации к конкретным химическим составам новых сплавов с низкотемпературной и высокоскоростной сверхпластичностью, которые необходимы для развития авиакосмической отрасли РФ.

Ожидаемые результаты
В рамках выполнения проекта будут получены следующие научные результаты: 1. закономерности связи коэффициента диффузии легирующих элементов в титане и параметров зеренной структуры, кинетики роста зерен в статических и динамических условиях, показателей сверхпластичности; 2. закономерности влияния малых добавок редкоземельных металлов на фазовый состав, а также на параметры зеренной структуры, формирующейся при термомеханической обработке, ее термическую и деформационную стабильность и показатели сверхпластичности; 3. математические модели статического и динамического роста зерен в зависимости от химического и фазового состава сплавов при температурах проявления сверхпластичности; 4. режимы термомеханической обработки, обеспечивающие наилучшие показатели сверхпластичности и высокие механические свойства в исследуемых сплавах; 5. закономерности влияния содержания бета-стабилизаторов с разным коэффициентом диффузии и малых добавок редкоземельных элементов, образующих дисперсные частицы на вклады действующих механизмов сверхпластической деформации в исследуемых сплавах; 6. математические модели, описывающие деформационное поведение в условиях сверхпластичности исследуемых сложнолегированных сплавов; 7. рекомендации к составам и режимам получения листов новых титановых сплавов с низкотемпературной сверхпластичностью и повышенной прочностью; 8. 12 статей в научных журналах, входящих в базы WOS и Scopus.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---