Московский политехнический университет, Москва, Россия:

И. А. Бурлаков, профессор каф. «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии»
В. Ч. Бач, аспирант каф. «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии»
А. Н. Петров, профессор каф. «Обработка материалов давлением и аддитивные технологии», эл. почта: alexander_petr@mail.ru

АО «Завод ПРОТОН», Москва, Россия:
Б. А. Логинов, вед. конструктор, эл. почта: b-loginov@mail.ru

Рассмотрено влияние интенсивной пластической деформации при всесторонней ковке с последующей осадкой кручением на изменение структуры образцов из титанового сплава ВТ1-0. Характерный размер зерна микроструктуры в образцах после всесторонней ковки составил 2–3 мкм. Последующая обработка образцов методом осадки с кручением позволила получить нанокристаллическую структуру. С применением сканирующего зондового микроскопа СММ-2000 определен размер зерна после обработки образцов методом осадки с кручением. Суммарная деформация после двух процессов (всесторонней ковки и осадки с кручением) достигает ε = 5,6–6,2. Характерный размер зерна составил 74–112 нм, что на два порядка меньше, чем размер зерна исходной структуры — 30–40 мкм. На основе анализа результатов экспериментальных исследований, проведенных по методу растяжения на испытательной машине модели LFM50 со скоростью 2 мм/мин, показано, что измельчение структуры значительно влияет на прочностные характеристики материала и позволяет получать материал с заранее заданными свойствами. Выявлена зависимость прочности титанового сплава ВТ1-0 от величины деформации и крупности зерна. Измельчение структуры повышает прочность титанового сплава ВТ1-0 до 1400 МПа, что более чем в три раза превышает прочность исходного материала; для стабилизации структуры и повышения относительного удлинения определены рациональные режимы термической обработки перед последующим возможным формообразованием материала.

1. Сверхпластичность ультрамелкозернистых сплавов: эксперимент, теория, технологии / под ред. Р. Р. Мулюкова и др. — М. : Наука, 2014. — 286 с.
2. Takaki S., Tsuchiyama T., Nakashima K., Hidaka H., Kawasaki K., Futamura Y. Microstructure development of steel during severe plastic deformation // Metals and Materials International. 2004. Vol. 10, No. 6. P. 533–539.
3. Sakai T., Belyakov A., Miura H. Ultrafine grain formation in ferritic stainless steel during severe plastic deformation // Metallurgical and Materials Transactions: A. 2008. Vol. 39, No. 9. P. 2206–2214.
4. Valiev R. Z., Islamgaliev R. K., Alexandrov I. V. Bulk nanostructured materials obtained through severe plastic deformation // Progress in Material Science. 2000. Vol. 45, No. 2. P. 103–189.
5. Sakai T., Miura H., Belyakov A., Kaibyshev R., Jonas J. J. Dynamic and post-dynamic recrystallization under hot, cold and severe plastic deformation conditions // Progress in Materials Science. 2014. Vol. 60, No. 1. P. 130–207.
6. Попов А. А., Валиев Р. З., Пышминцев И. Ю., Демаков С. Л., Илларионов А. Г. Формирование структуры и свойств технически чистого титана с нанокристаллической структурой после деформации и последующего нагрева // Физика металлов и металловедение. 1997. Т. 83, № 5. С. 127–133.
7. Валиев Р. З., Александров И. В. Объемные наноструктурные металлические материалы. — М. : Академкнига, 2007. — 400 с.
8. Burlakov I. A., Valitov V. A., Ganeev A. A., Zabel’yan D. M., Morozov S. V., Sukhorukov R. Yu., Utyashev F. Z. Modeling the Structure Formation during Hot Deforming the Billets of the Parts of Gas-Turbine Engines Made of Heat-Resistant Nickel Alloy // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2016. Vol. 45, No. 5. P. 469–475.
9. Утяшев Ф. З., Рааб Г. И. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов. — Уфа : Гилем, 2013. — 376 с.
10. Рааб Г. И., Валиев Р. З. К вопросу создания ультрамелко-зернистых объемных материалов, используя ИПД // Вестник УГАТУ. 2004. Т. 5, № 2. С. 9–16.
11. Кандаров И. В. Формирование регламентированной структуры в сплаве ВТ6 для повышения эксплуатационных свойств лопаток газотурбинного двигателя : дис. ... канд. техн. наук. — Набережные Челны, 2016. — 148 с.
12. Маркушев М. В. К вопросу об эффективности некоторых методов интенсивной пластической деформации, предназначенных для получения объемных наноструктурных материалов // Письма о материалах. 2011. Т. 1, № 1. С. 36–42.
13. Курзина И. А., Божко И. А., Калашников М. П., Ерошенко А. Ю., Шаркеев Ю. П. Эволюция структуры и механических свойств ультрамелкозернистого титана // Материаловедение. 2010. № 5. С. 48–55.
14. Казаченок М. С., Панин А. В., Иванов Ю. Ф., Почивалов Ю. И., Валиев Р. З. Влияние термического отжига на механическое поведение технического титана ВТ1-0, имеющего субмикрокристаллическую структуру в поверхностном слое или в объеме материала // Физическая мезомеханика. 2005. Т. 8, № 4. С. 37–47.
15. Субич В. Н., Демин В. А., Шестаков Н. А., Власов А. В. Штамповка с кручением : монография. — М. : МГИУ, 2008. — 389 с.
16. Латыш В. В., Бурлаков И. А., Забельян Д. М., Алимов А. И., Петров П. А., Степанов Б. А., Бач Ву Чонг. Повышение прочности технического титана ВТ1-0 методом интенсивной пластической деформации // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2018. № 6. С. 54–60.
17. Жеребцов С. В. Структурные изменения в ходе большой пластической деформации и развитие методов получения ультрамелкозернистой структуры в полуфабрикатах из сплава на основе титана : дис. … докт. техн. наук. — Екатеринбург, 2013. — 315 с.
18. Gatina S., Semenova I., Valiev R., Leuthold J. Nanostructuring and phase transformations in the -alloy Ti-15Mo during high-pressure torsion // Advanced Engineering Materials. 2015. Vol. 17, No. 12. P. 1742–1747.
19. Lukyanov A., Churakova A., Levin E., Valiev R., Gunderov D., Filatov A., Antipov E. Microstructure refinement in Cu – Fe alloy using high pressure torsion // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2014. Vol. 63, No. 1. Article number 012102.
20. Sha G., Tugcu K., Liao X. Z., Ringer S. P., Trimby P. W., Murashkin M. Y., Valiev R. Z. Strength, grain refinement and solute nanostructures of an Al – Mg – Si alloy (AA6060) processed by high-pressure torsion // Acta Materialia. 2014. Vol. 63. P. 169–179.
21. Куранова Н. Н., Макаров В. В., Пушин В. Г., Уксусников А. Н., Валиев Р. З., Гундеров Д. В., Лукьянов А. В., Прокофьев Е. А. Аморфизация объемных сплавов на основе никелида титана методом интенсивной пластической деформации кручением // Известия РАН. Серия физическая. 2009. Т. 73, № 8. С. 1179–1181.
22. ОСТ 1-90024–71. Плиты из титановых сплавов.