По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.762:669.018 DOI:10.33920/pro-2-2207-02

Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства изделий из титановых порошков

Гадалов В. Н., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94, e-mail: Gadalov-VN@yandex.ru
Губанов О. М., канд. техн. наук, руководитель научных проектов, Новолипецкий металлургический комбинат (НЛМК), Липецк, 398040, Липецк, площадь Металлургов, д. 2, e-mail: gubanovoleg8@yandex.ru
Филонович А. В., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94, e-mail: filon8@yandex.ru
Ворначёва И. В., канд. техн. наук, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94, e-mail: vornairina2008@yandex.ru
Широбоков П. В., аспирант, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94

В работе рассмотрено влияние режимов на структуру образцов и изделий из титановых порошков, полученных различными способами. Представлены результаты проведенных исследований по прессованию и спеканию титановых порошков, полученных различными способами производства. Показано, что механические свойства и структура готового изделия зависят не только от способа производства, содержания примесей и микроструктуры частиц, но и от других факторов. Представлены рекомендации по применению титановых порошков.

Литература:

1. Буланов, В.Я. Прогнозирование свойств спеченных материаов / В.Я. Буланов, В.Н. Небольсинов. — М.: Наука, 1981. — 152 с.

2. Спиридонов, А.А. Планирование экспиремента при исследовании технологических процессов / А.А. Спиридонов. — М.: Машиностроение, 1981. — 184 с.

3. Родомысельский, И.Д. Изучение трения и износа спеченных титановых материалов / И.Д. Родомысельский, С.В. Титаренко, А.М. Петрова и др. // Порошковая металлургия. — 1977. — №6. — С. 73–78.

4. Фридман, Дж. Получение спеченных титановых сплавов для авиакосмического применения / Дж. Фридман // Порошковая металлургия. — Минск: Высшая школа, 1977. — 51 с.

5. Александров, В.К. Полуфабрикаты из титановых сплавов / В.К. Александров, Н.Ф. Аношкин, Г.А. Бочвар и др. — М.: Металлургия, 1979. — 512 с.

6. Анциферов, В.Н. Спеченные сплавы на основе титана / В.Н. Анциферов, В.В. Устинов, Ю.Г. Олесов. — М.: Металлургия, 1984. — 168 с.

7. Фроус, Ф.Х. Порошковая металлургия титановых сплавов / Ф.Х. Фроус, Дж.Е. Смугерски // Пер. с англ. — М.: Металлургия, 1985. — 263 с.

8. Анциферов, В.Н. Порошковая металлургия и напыленные покрытия / В.Н. Анциферов, Г.В. Бобров, Л.К. Дружинин и др. — М.:Металлургия,1987. — 792 с.

9. Витязь, П.А. Свойства пористых материалов из порошков титана / П.А. Витязь, В.М. Капцевич, В.К. Шелег и др. // Порошковая металлургия. — 1987. — №2. — С. 66–68.

10. Исследование и разработка технологических процессов изготовления деталей и изделий из титановых порошков и специальных сплавов технологиями порошковой металлургии. Отчеты: за 1978–1982 гг. (Комсомольск на Амуре политехн. институт; Авиационный завод Ю. А. Гагарина). Руковод. А.С. Нагин, отв. исполнитель В.Н. Гадалов, № гос. рег. 79010997. Инв. № 6952596, 1980. — 99 с.; Инв. № 02830022230,1984. — 144 с. Отчет за 1983–1984 гг. Научн. руководитель В.Н. Гадалов, отв. исполн. А.В. Петридис, № гос. регистр. 79010997. Инв. № 0284004974. Комсомольск на Амуре, 1984. — 114 с.

11. Глазунов, С. Г. Порошковая металлургия титановых сплавов / С.Г. Глазунов, К.М. Борзецовская. — М.: Металлургия, 1989. — 136 с.

12. Ивасишин, О.М. Синтез сплавов Ti-6Al-4V с низкой остаточной пористостью методом порошковой металлургии / О.М. Ивасишин, Д.Г. Саввакин, Ф. Фросс и др. // Порошковая металлургия. — 2002. — № 7/8. — С. 54–64.

13. Анциферов, И.В. Порошковые титановые сплавы / И.В. Анциферов // Вестник ОГУ. — 2004. — № 2. — С. 198–202.

14. Шаповалова, О.М. Достижение структурных особенностей композиционных материалов из титановых порошков / О.М. Шаповалова, Е.П. Бабенко // Вестник АНУ. — 2005. — №1 (25). — С. 76–86.

15. Гадалов, В.Н. Выбор состава компонентов для достижения требуемых эксплуатационных характеристик порошковых титановых сплавов и покрытий / В.Н. Гадалов, Ю.В. Болдырев // Материалы межд. НТК «Дни науки». — Днепропетровск: Наука и просвещение. Техника, 2005. — Т. 35. — С. 9–14.

16. Гадалов, В.Н. Спеченный термически упрочнённый псевдо-альфасплав на основе титана / В.Н. Гадалов, В.Ф. Образцов, О.В. Колмыкова // Патент RU 22252974 С2 С22С1/04,14/00. Опубл. 27.05.2005. Бюл. № 15.

17. Аношкин, Н.Ф. К вопросу о промышленном внедрении металлургии гранул титановых сплавов / Н.Ф. Аношкин, Г.Г. Демченков // Заготовительные производства в машиностроении. — 2010. — №8. — С. 42–45.

18. Гадалов, В.Н. Металлография металлов, порошковых материалов и покрытий, полученных электроискровыми способами // В.Н. Гадалов, В.Г. Сальников, Е.В. Агеев и др. — М.: ИНФРА-М, 2011. — 468 — с.

19. Поляков, А.П. О влиянии размера частиц на уплотняемость порошка / А.П. Поляков // Заготовительные производства в машиностроении. — 2013. — №4. — С. 24–28.

20. Гадалов, В.Н. О методах получения порошковых материалов и быстрозакристаллизованных ультрадисперсных порошков. Обзор / В.Н. Гадалов, А.В. Филонович, И.В. Ворначёва и др. // Заготовительные производства в машиностроении. — 2016. — №6. — С. 31–39.

21. Гадалов, В.Н. Повышение износостойкости порошковых титановых сплавов выбором состава легирующих элементов / В.Н. Гадалов, И.В. Ворначёва, А.В. Филонович и др. // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2017. — Т. 13, №5. — С. 195–197.

22. Гадалов, В.Н. Исследования влияния термоциклической обработки на спечённые псевдо-альфа-титановые сплавы / В.Н. Гадалов, И.А. Макарова, А.Е. Гвоздев и др. // Известия ТулГУ, техн. науки. — 2018. — № 4. — С. 219–227.

23. Гадалов, В.Н. Изготовление псевдо-альфа-сплавов из порошков сплава ОТ4 и его свойства / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, И.В. Ворначева // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2017. — №8. — С. 378–382.

24. Гадалов, В.Н. Повышение эксплуатационных характеристик титановых сплавов из порошков, полученных электроэрозионным диспергированием / В.Н. Гадалов, С.В. Сафонов, В.Р. Петренко и др. — М.: АРГАМАК-МЕДИА, 2018. — 138 с. — (Научное сообщество).

25. Гадалов, В.Н. Изучение порошков титановых сплавов, полученных электроэрозионным диспергированием отходов металлообработки / В.Н. Гадалов, Д.С. Алымов, И.А. Макарова и др. // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2019. — Т. 15, № 5 (173). — С. 201–204.

26. Гадалов, В.Н. Закономерности формирования структуры частиц порошковых композиций на основе алюминия, полученных механическим реакционным легированием / В.Н. Гадалов, А.Е. Гвоздев, А.Г. Колмаков и др. // Материаловедение. — 2019. — №7. — С. 24–29.

27. Гадалов, В.Н. Фактографическое изучение (диагностика) спеченного титана и его сплавов / В.Н. Гадалов, О.М. Губанов, Д.С. Алымов и др. // Передовое развитие современной науки: опыт, проблемы, прогнозы. Сб. статей 11-й Межд. НПК (27 декабря 2020 г.). — Петрозаводск: МЦНП «Новая наука», 2020. — С. 7–20.

28. Гадалов, В.Н. Исследование закономерностей истинной плотности порошковых материалов от типа химической связи / В.Н. Гадалов, Д.С. Алымов, И.А. Макарова // Актуальные вопросы современной науки и технологии. Труды Межд. НПК (20 мая 2021 г.). — Петрозаводск: МЦНП «Новая наука», 2021. — С. 10–16.

29. Гадалов, В.Н. Применение поляризационно-оптического метода для оценки напряжений в неоднородных моделях наплавленных комбинированных покрытий / В.Н. Гадалов, Ю.В. Скрипкина, И.А. Макарова, О.М. Губанов // Сварка и диагностика. — 2021. — №2. — С. 25–29.

30. Гадалов, В.Н. Металловедение сварки с лабораторным практикумом по технологии конструкционных материалов (ТКМ) специальными методами сварки и пайки, контролю качества сварных соединений: учебное пособие / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, О.М. Губанов и др. — М.: АРГАМАКМЕДИА, 2021. — 400 с.; илл.

31. Гадалов, В.Н. Нано: технологии; материалы; трубки и частицы. Применение в машиностроении, медицине и других отраслях техники / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, О.М. Губанов и др. — М.: АРГАМАК-МЕДИА, 2021. — 216 с.

32. Гадалов, В.Н. Материаловедение и металловедение сварки: учебник для вузов / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, С.В. Сафонов и др. — Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. — 308 с.

33. Гадалов, В.Н. Разработка технологии производства и термической обработки порошкового титанового сплава Ti6, 1Al5, 4V1, 8Sn. Структура, фазовый состав, свойства / В.Н. Гадалов, О.М. Губанов, Д.С. Алымов, А.В. Филонович, И.В. Ворначёва // Заготовительные производства в машиностроении. — 2021. — Т. 19, №6. — С. 276–280.

1. Bulanov, V.Y. Prognozirovanie svojstv spechennyh materiaov /V.Y. Bulanov, V.N. Nebol'sinov // M.:Nauka, 1981. — 152s.

2. Spiridonov, A.A. Planirovanie ekspirementa pri issledovanii tekhnologiche-skih processov/ A.A. Spiridonov // M.:Mashinostroenie, 1981.-184s.

3. Rodomysel'skij, I.D. Izuchenie treniya i iznosa spechennyh titanovyh materia-lov / I.D. Rodomysel'skij, S.V. Titarenko, A.M. Petrova i dr.//Poroshkovaya me-tallurgiya,1977.№6, S. 73–78

4. Fridman, Dzh. Poluchenie spechennyh titanovyh splavov dlya aviakosmicheskogo primeneniya / Dzh. Fridman // Poroshkovaya metallurgiya. Minsk: Vysshaya shko-la,1977.-51s.

5. Aleksandrov, V.K. Polufabrikaty iz titanovyh splavov / V.K. Aleksandrov, N.F. Anoshkin, G.A. Bochvar i dr. // M.:Metallurgiya,1979.-512s

6. Anciferov, V.N. Spechennye splavy na osnove titana / V.N. Anciferov, V.V. Ustinov, YU. G. Olesov // M.: Metallurgiya, 1984.-168s.

7. Frous, F.H. Poroshkovaya metallurgiya titanovyh splavov / F.H. Frous, Dzh.E. Smugerski // Per. s angl. M.: Metallurgiya,1985.-263s.

8. Anciferov, V.N. Poroshkovaya metallurgiya i napylennye pokrytiya / V.N. Anciferov, G.V. Bobrov, L.K. Druzhinin i dr. // M.:Metallurgiya,1987, — 792s.

9. Vityaz', P.A. Svojstva poristyh materialov iz poroshkov titana / P. A, Vityaz', V.M. Kapcevich, V.K. SHeleg i dr. // Poroshkovaya metallurgiya,1987.№2.-S. 66–68. 10.Issledovanie i razrabotka tekhnologicheskih processov izgotovleniya detalej i izdelij iz titanovyh poroshkov i special'nyh splavov tekhnologiyami poroshkovoj metallurgii. Otchety: za 1978-1982g. g. (Komsomol'sk na Amure politekhn. institut; Aviacionnyj zavod Y.A. Gagarina). Rukovod.A.S. Nagin, otv. ispolnitel» V.N. Gadalov, № Gos. reg. 79010997. Inv. №6952596, 1980.-99s.;Inv.№02830022230,1984.144s. Otchyot za 1983-1984g. g. Nauchn. rukovoditel' V.N. Gadalov, otv. ispoln. A.V. Petridis, № Gos. registr. 79010997. Inv. №0284004974. Komsomol'sk na Amure, 1984.-114s.

11. Glazunov, S.G. Poroshkovaya metallurgiya titanovyh splavov. / S.G. Glazunov, K.M. Borzecovskaya // M.: Metallurgiya, 1989. -136s. 12.Ivasishin, O.M. Sintez splavov Ti-6Al-4V s nizkoj ostatochnoj poristost»yu metodom poroshkovoj metallurgii / O.M. Ivasishin, D.G. Savvakin, F. Fross i dr. // Poroshkovaya metallurgiya,2002.№7/8. S. 54–64.

13.Anciferov, I.V. Poroshkovye titanovye splavy / I.V. Anciferov // Vestnik OGU, 2004. №2. S. 198–202.

14.Sapovalova, O.M. Dostizhenie strukturnyh osobennostej kompozicionnyh materialov iz titanovyh poroshkov / O.M. SHapovalova, E.P. Babenko // Vestnik ANU,2005, №1 (25).S. 76–86.

15.Gadalov, V.N. Vybor sostava komponentov dlya dostizheniya trebuemyh ekspluatacionnyh harakteristik poroshkovyh titanovyh splavov i pokrytij / V.N. Gadalov, Y.V. Boldyrev // Materialy mezhd. NTK «Dni nauki» Dnepropetrovsk: Nauka i prosveshchenie. Tekhnika, 2005. Tom 35. S. 9–14.

16.Gadalov, V.N. Spechennyj termicheski uprochnyonnyj psevdo-al»fa-splav na osnove titana / V.N. Gadalov, V.F. Obrazcov, O.V. Kolmykova // Patent RU 22252974 S2 S22S1/04,14/00. Opubl. 27.05.2005. Byul.№15.

17. Anoshkin, N. F. K voprosu o promyshlennom vnedrenii metallurgii granul titanovyh splavov / N.F. Anoshkin, G.G. Demchenkov // Zagotovitel'nye proizvodstva v mashinostroenii,2010. №8. S. 42–45.

18.Gadalov, V.N. Metallografiya metallov, poroshkovyh materialov i pokrytij, poluchennyh elektroikrovymi sposobami // V.N. Gadalov, V.G. Sal'nikov, E.V. Ageev i dr. // M.: INFRA-M, 2011.

468. s.

19.Polyakov, A.P. O vliyanini razmera chastic na uplotnyaemost» poroshka / A.P. Polyakov // Zagotovitel'nye proizvodstva v mashinnostroenii, 2013.№4. S. 24–28.

20.Gadalov, V.N. O metodah polucheniya poroshkovyh materialov i bystrozakristallizovannyh ul»tradispersnyh poroshkov. Obzor. / V.N. Gadalov, A.V. Filonovich, I.V. Vornacheva i dr. // Zagotovatel'nye proizvodstva v mashinostroenii, 2016.№6. S. 31–39

21.Gadalov, V.N. Povyshenii iznosostojkosti poroshkovyh titanovyh splavov vyborom sostava legiruyushchih elementov / V.N. Gadalov, I.V. Vornacheva, A.V. Filonovich i dr.// Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya, 2017.№T. 13.№5. S. 195–197.

22.Gadalov, V.N. Issledovaniya vliyaniya termociklicheskoj obrabotki na spechyonnye psevdo al»fa-titanovye splavy / V.N. Gadalov, I.A. Makarova, A.E. Gvozdev i dr./ Izvestiya TulGU, tekhn. nauki, 2018.№4. S. 219–227.

23.Gadalov, V.N. Izgotovlenie psevdo-al»fa-splavov iz poroshkov splava OT4 i ego svojstva / V.N. Gadalov, V.R. Petrenko, I.V. Vornacheva // Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya, 2017. № 8. S. 378–382.

24.Gadalov, V.N. Povyshenie ekspluatacionnyh harakteristik titanovyh splavov iz poroshkov, poluchennyh elektroerozionnym dispergirovaniem / V.N. Gadalov, S.V. Safonov, V.R. Petrenko i dr. // M.:ARGAMAK-MEDIA,2018.-138S. — (nauchnoe soobshchestvo) 25.Gadalov, V.N. Izuchenie poroshkov titanovyh splavov, poluchennyh elektroerozionnym dispergirovaniem othodov metalloobrabotki / V.N. Gadalov, D.S. Alymov, I.A. Makarova i dr. // Uprochnyayushchie tekhnologii i pokry-tiya,2019. T. 15.№5 (173).S. 201–204.

26. Gadalov, V.N. Zakonomernosti formirovaniya struktury chastic poroshkovyh kompozicij na osnove alyuminiya, poluchennyh mekhanicheskim reakcionnym legirovaniem / V.N. Gadalov, A.E. Gvozdev, A.G. Kolmakov i dr. / Materialovedenie, 2019.№ 7. S. 24–29.

27. Gadalov, V.N. Fraktograficheskoe izuchenie (diagnostika) spechennogo titana i ego splavov / V.N. Gadalov, O.M. Gubanov, D.S. Alymov i dr. / Peredovoe razvitie sovremennoj nauki: opyt, problemy, prognozy. Sb. statej 11 Mezhd. NPK (27 dekabrya 2020g.) Petrozavodsk: MCNP. Novaya nauka, 2020. S. 7–20.

28. Gadalov, V.N. Issledovanie zakonomernostej istinoj plotnosti poroshkovyh materialov ot tipa himicheskoj svyazi / V.N. Gadalov, D.S. Alymov, I.A. Makarova // Aktual'nye voprosy sovremennoj nauki i tekhnologii. TRUDY Mezhd..NPK (20 maya 2021g.) Petrozavodsk: MCNP «Novaya nauka», 2021g. S. 10–16.

29.Gadalov, V.N. Primenenie polyarizacionno-opticheskogo metoda dlya ocenki napryazhenij v neodnorodnyh modelyah naplavlennyh kombinirovannyh pokrytij / V.N. Gadalov, Y.V. Skripkina, I.A. Makarova, O.M. Gubanov // Svarka i diagnostika, 2021.№2. S. 25–29.

30. Gadalov, V.N. Metallovedenie svarki s laboratornym praktikumom po tekhnologii konstrukcionnyh materialov (TKM), special'nymi metodami svarki i pajki, kontrolyu kachestva svarnyh soedinenij: uchebnoe posobie / V.N. Gadalov, V.R. Petrenko, O.M. Gubanov i dr. // M.:ARGAMAK-MEDIA, 2021. — 400 s.; il.

31.Gadalov, V.N. Nano: tekhnologii; materialy; trubki i chasticy. Primenenie v mashinostroenii, medicine i drugih otraslyah tekhniki / V.N. Gadalov, V.R. Petrenko, O.M. Gubanov i dr. // M.:ARGAMAK-MEDIA,2021. — 216 s.

32.Gadalov, V.N. Materialovedinie i metallovedenie svarki: uchebnik dlya vuzov / V.N. Gadalov, V.R. Petrenko, S.V. Safonov i dr. // Moskva: Vologda: Infra-Inzheneriya, 2021.-308s

33.Gadalov, V.N. Razrabotka tekhnologii proizvodstva i termicheskoj obrabotki poroshkovogo titanovogo splava Ti6,1Al5, 4V1, 8Sn Struktura, fazovyj sostav, svojstva. / V.N. Gadalov, O.M. Gubanov, D.S. Alymov, A.V. Filonovich, I.V. Vornacheva // Zagotovitel'nye proizvodstva v mashinostroenii, 2021. T. 19. №6. S. 276–280.

Титан используют в авиации, космической технике, машиностроении, энергетике и других отраслях техники. Титановые сплавы являются перспективным материалом для многих областей применения и имеют потенциальные возможности широкого использования для изготовления деталей машин и специальной техники [1–34].

При производстве деталей и изделий из титана и его сплавов для сокращения материалоемкости и объема механической обработки широко применяются методы и технологии порошковой металлургии (ТПМ) [3–29, 31–34].

ТПМ — это область науки и техники, охватывающая производство металлических порошков, а также изделий из них или их смесей.

В настоящее время порошковая технология является развивающейся отраслью промышленности, включающей производство металлов и сплавов в форме порошков с частицами различной дисперсности, гранул, частиц нитевидной и других форм; производство различных деталей машин и приборов, изделий инструментального и специального назначения на основе металлических порошков с использованием методов порошковой технологии; разработку и создание композиционных материалов на металлической и неметаллической основе и изготовление из них изделий со специальными свойствами; упрочнение и восстановление деталей машин и приборов методами порошкового напыления и наплавки; придание поверхности изделий повышенных механических или специальных физико-химических свойств [3–10, 12–29, 32–34].

Титановые порошки, как и компактный металл, являются химически активным металлом не только при комнатной температуре, но и при нагреве. Свойства спеченных изделий из титановых порошков зависят от их способа производства и химического состава [5, 7–10, 12–14, 33, 34]. Можно ожидать, что гранулометрический и фазовый состав, а также состояние, структура и степень разветвленности частиц, их твердость и пластичность будут оказывать определенное влияние на качество изделий при спекании.

Известно [8–10, 12–16, 20, 22–27, 32–34], что свойства порошкового металла зависят не только от суммы примесей, но и от характера их распределения, микроструктуры частиц порошка. Изменяя их, можно получать новый комплекс механических свойств готовых изделий, применяемых в различных областях машиностроения.

Для Цитирования:
Гадалов, Губанов, Филонович, Ворначёва, Широбоков, Влияние режимов термической обработки на структуру и свойства изделий из титановых порошков. Главный механик. 2022;7.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: