Вплив мікроструктури, способу та швидкости деформації на механічну поведінку стопів Ti–6Al–4V і Ti–1,5Al–6,8Mo–4,5Fe, виготовлених електронно-променевим топленням

О. М. Івасишин$^{1}$, С. В. Ахонін$^{2}$, Д. Г. Саввакін$^{1}$, В. О. Березос$^{2}$, В. І. Бондарчук$^{1}$, О. О. Стасюк$^{1}$, П. Є. Марковський$^{1}$

$^1$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^2$Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, вул. Боженка, 11, 03680, МСП, Київ-150, Україна

Отримана: 10.07.2018; остаточний варіант - 26.07.2018. Завантажити: PDF

На прикладі двох промислових економно леґованих титанових стопів, — малолеґованого $\alpha$+$\beta$-стопу Ti–6Al–4V (мас.%) і метастабільного $\beta$-стопу Ti–1,5Al–6,8Mo–4,5Fe, — виготовлених одноразовим електронно-променевим топленням з проміжною ємністю, вивчено вплив формованої за подальших (термомеханічного та термічного) оброблянь мікроструктури на механічну поведінку (виражену через енергію деформації $U_{D}$) при випробуваннях з різними швидкостями деформації та балістичну стійкість. Встановлено, що найменша залежність $U_{D}$ від швидкости деформації відповідає стопу Ti–6Al–4V, відпаленого за температури двофазної $\alpha$+$\beta$-области, в той час як цей же стоп із пластинчастою мікроструктурою (після відпалювання в однофазній $\alpha$+$\beta$-області), як і стоп Ti–1,5Al–6,8Mo–4,5Fe у різних структурних станах, характеризується інтенсивним пониженням величини $U_{D}$ з ростом швидкости деформації. Окрім того, тільки відпалений за температури двофазної $\alpha$+$\beta$-области матеріял після випробувань на триточковий вигин характеризувався тим, що для кожної швидкости деформації величина $U_{D}$ дорівнювала сумі аналогічних характеристик, одержаних випробуваннями на розтягання та стискання. При наступних балістичних випробуваннях пластин цих стопів різної товщини було встановлено, що найліпша балістична стійкість відповідає матеріялам, які характеризуються великими значеннями $U_{D}$ та меншою її чутливістю до швидкости деформації. Детально обговорюється пошкодження стопів при випробуваннях різних типів з точки зору ймовірних механізмів деформації та руйнування.

Ключові слова: титанові стопи, мікроструктура, механічні властивості, механічна поведінка, швидкості деформації, енергія деформації, балістичні випробування.

PACS: 61.66.Dk, 61.72.Ff, 61.72.Hh, 62.20.M-, 68.37.Hk, 68.55.jd, 81.05.Bx, 81.10.Fq, 81.20.Hy, 81.40.Ef, 81.40.Jj, 81.40.Np, 81.70.Bt, 83.50.Uv, 83.60.Pq

Citation: O. M. Ivasishin, S. V. Akhonin, D. G. Savvakin, V. A. Berezos, V. I. Bondarchuk, O. O. Stasyuk, and P. E. Markovsky, Effect of Microstructure, Deformation Mode and Rate on Mechanical Behaviour of Electron-Beam Melted Ti–6Al–4V and Ti–1.5Al–6.8Mo–4.5Fe Alloys, Usp. Fiz. Met., 19, No. 3: 309—336 (2018), doi: 10.15407/ufm.19.03.309


Цитована література (37)  
  1. I. Weiss, R. Srinivasan, P. J. Bania, D. Eylon, and S. L. Semiatin, Advances in the Science and Technology of Titanium Alloy Processing: Proc. Int. Symposium Sponsored by the TMS Titanium and Shaping and Forming Held at the 125th TMS Annual Meeting and Exhibition in Anaheim (California, February 5–8, 1996) (Warrendale, PA: TMS: 1997).
  2. G. Luetjering and J. C. Williams, Titanium (Berlin: Springer-Verlag: 2007). Crossref
  3. R. R. Boyer and R. D. Briggs, J. Mater. Eng. Perform., 14, Iss. 6: 681 (2005). Crossref
  4. L. O. Chirkina, M. B. Lazareva, V. I. Sokolenko, V. S. Okovyt, and V. V. Kalynovsky, Usp. Fiz. Met., 17, No. 4: 343 (2016). Crossref
  5. A. D. Pogrebnjak, O. M. Ivasishin, and V. M. Beresnev, Usp. Fiz. Met., 17, No. 1: 1 (2016). Crossref
  6. V. E. Gromov, K. V. Sosnin, Yu. F. Ivanov, and O. A. Semina, Usp. Fiz. Met., 16, No. 3: 175 (2015). Crossref
  7. See https://boomsupersonic.com.
  8. M. Prampolini and Y. Coraboeuf, Ultra-Rapid Air Vehicle and Related Method for Aerial Locomotion: United States Patent No. 9079661B2 (Published July 14, 2015).
  9. J. Fanning, J. Mater. Eng. Perform., 14, Iss. 6: 686 (2005). Crossref
  10. J. S. Montgomery and M. G. Y. Wells, JOM, 53, Iss. 4: 29 (2001). Crossref
  11. J. Fanning, Proc. of the 11th World Conference on Titanium) (June 3–7, 2007, Kyoto, Japan) (Kyoto: The Japan Institute of Metals: 2007), p. 487.
  12. C. Zheng, F. Wang, and X. Cheng, Int. J. Impact Eng., 85: 161 (2015). Crossref
  13. M. S. Burins, J. S. Hansen, J. I. Paige, and P. C. Turner, The Effect of Thermo-Mechanical Processing on the Ballistic Limit Velocity of Extra Low Interstitial Titanium Alloy Ti–6Al–4V (Army Research Laboratory Report ARL-MR-486: July 2000).
  14. B. B. Singh, G. Sukumar, A. Bhattacharjee, K. S. Kumar, T. B. Bhat, and A. K. Gogia, Materials and Design, 36: 640 (2012). Crossref
  15. C. Zheng, F. Wang, X. Cheng, K. Fu, J. Liu, Y. Wang, T. Liu, and Z. Zhu, Mater. Sci. Eng.: A, 608: 53 (2014). Crossref
  16. K. Sun, X. Yu, C. Tan, H. Ma, F. Wang, and H. Cai, Mater. Sci. Eng.: A, 595: 247 (2014). Crossref
  17. G. Sukumar, B. B. Singh, A. Bhattacharjee, K. S. Kumar, and A. K. Gogia, Int. J. Impact Eng., 54: 149 (2013). Crossref
  18. C. Zheng, F. Wang, X. Cheng, J. Liu, K. Fu, T. Liu, Z. Zhu, K. Yang, M. Peng, and D. Jin, Int. J. Impact Eng., 85: 161 (2015). Crossref
  19. T. L. Jones, Ballistic Performance of Titanium Alloys: Ti–6Al–4V Versus Russian Titanium (Army Research Laboratory Report ARL-CR-0533: February 2004).
  20. P. E. Markovsky, V. I. Bondarchuk, and O. M. Herasymchuk, Mater. Sci. Eng.: A, 645: 150 (2015). Crossref
  21. P. E. Markovsky and V. I. Bondarchuk, J. Mater. Eng. Perform., 26, Iss. 7: 3431 (2017). Crossref
  22. P. E. Markovsky, Mechanical Behavior of Titanium Alloys under Different Conditions of Loading, Key Eng. Mater., 2018 (in press).
  23. J. S. Montgomery, M. G. H. Wells, B. Roopchand, and J. W. Ogilvy, JOM, 49, Iss. 5: 45 (1997). Crossref
  24. J. S. Montgomery and M. G. H. Wells, JOM, 53, Iss. 4: 29 (2001). Crossref
  25. P. E. Markovsky and S. L. Semiatin, J. Mater. Process. Technol., 210, Iss. 3: 518 (2010). Crossref
  26. P. E. Markovsky, Key Eng. Mater., 436: 185 (2010). Crossref
  27. P. E. Markovsky and S. L. Semiatin, Mater. Sci. Eng.: A, 528, Iss. 7–8: 3079 (2011). Crossref
  28. S. V. Akhonin, V. А. Berezos, А. N. Pikulin, А. Yu. Severin, and А. G. Yerokhin, Sovrem. Elektrometall., No. 1: 10 (2017) (in Russian).
  29. A. N. Kalinyuk, N. P. Trigub, V. N. Zamkov, O. M. Ivasishin, P. E. Markovsky, R. V. Teliovich, and S. L. Semiatin, Mat. Sci. Eng.: A, 346, Iss. 1–2: 178 (2003). Crossref
  30. S. V. Akhonin, P. E. Markovsky, V. А. Berezos, O. O. Stasyuk, and А. Yu. Severin, Sovrem. Elektrometall., No. 1: 9 (2018) (in Russian).
  31. See https://www.imp.kiev.ua/download/development/MVI_1884.MOV.
  32. O. M. Ivasishin and P. E. Markovsky, JOM, 48, Iss. 7: 48 (1996).
  33. O. M. Ivasishin, P. E. Markovsky, Yu. V. Matviychuk, and P. Allen, Proc. of the 9th World Conf. Titanium’99: Science and Technology (St.-Petersburg, Russia, CRISM ‘Prometey’: 2000), vol. 1, p. 505.
  34. P. E. Markovsky, V. I. Bondarchuk, and Yu. V. Matviychuk, Mater. Sci. Eng.: A, 559: 782 (2013). Crossref
  35. P. E. Markovsky, V. I. Bondarchuk, O. V. Shepotinnyk, and I. M. Gavrysh, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 7: 935 (2016). Crossref
  36. Q. V. Viet, A. A. Gazder, P. E. Markovsky, A. A. Saleh, O. M. Ivasishin, and E. V. Pereloma, J. Alloys and Compounds, 585: 245 (2014). Crossref
  37. P. E. Markovsky, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 31: 511 (2009).