Скачать презентацию ПАРАМЕТРЫ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ МАТЕРИАЛОВ И СВОЙСТВАМИ Скачать презентацию ПАРАМЕТРЫ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ МАТЕРИАЛОВ И СВОЙСТВАМИ

Мамонов лекции.pptx

  • Количество слайдов: 53

ПАРАМЕТРЫ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМ. УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ МАТЕРИАЛОВ И СВОЙСТВАМИ ИЗДЕЛИЙ. 1 ПАРАМЕТРЫ РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМ. УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ МАТЕРИАЛОВ И СВОЙСТВАМИ ИЗДЕЛИЙ. 1

МЕСТО СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАРАБОТКИ В КЛАССИФИКАЦИИ ВИДОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ. 2 МЕСТО СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАРАБОТКИ В КЛАССИФИКАЦИИ ВИДОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ. 2

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. 1 – открытие (изобретение) 2 – основные предсказания практического применения ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. 1 – открытие (изобретение) 2 – основные предсказания практического применения 3 – период «застоя» 4 – медленный прогресс 5 – нарастающие масштабы применения 3

СХЕМА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКИ А – Электронная пушка; В – система управления лучом; 1 – СХЕМА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКИ А – Электронная пушка; В – система управления лучом; 1 – катод, 6 – система отклонения луча, 2 – прикатодный электрод, 7 – коллектор электронов обратного 3 – анод, рассеяния, 4 – центрирующая система, 8 – электронный луч, 5 – фокусирующие линзы, 9 – деталь (образец). 4

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Р - мощность, q - удельная мощность, d - диаметр ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Р - мощность, q - удельная мощность, d - диаметр электронного луча, 1 – получение отверстий и пазов, 2 – испарение, 3 – сварка, 4 – плавка, 5 – термическая обработка 5

СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ЗОН ОБРАБОТКИ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 1 – при «мягком» режиме СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ЗОН ОБРАБОТКИ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ 1 – при «мягком» режиме нагрева; 2 – переход к жесткому режиму; 3 – кинжальное проплавление; 4 – переход к отверстию; 5 – отверстие в материале. 6

ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА d~I d~U ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 7 ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА d~I d~U ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ 7

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА 8 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА 8

СХЕМА ТРАНСФОРМАЦИИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ТЕПЛО В ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ ТПЛ – температура плавления; СХЕМА ТРАНСФОРМАЦИИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА В ТЕПЛО В ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ ТПЛ – температура плавления; ТО – температура поверхности; ТПР – температура превращений; ТН – начальная 9

ИЗОТЕРМЫ В ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА С ГАУССОВСКИМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПЛОТНОСТИ ЭНЕРГИИ ИЗОТЕРМЫ В ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ДЕТАЛИ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА С ГАУССОВСКИМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПЛОТНОСТИ ЭНЕРГИИ z – расстояние от поверхности, R – радиус Гауссовского распределения. 10

РАЗЛИЧНЫЕ ВАРИАНТЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ 11 РАЗЛИЧНЫЕ ВАРИАНТЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ 11

ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СО ВРЕМЕНЕМ В ЗАДАННОЙ ТОЧКЕ ДЕТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПОДАЧИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ИЗМЕНЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ СО ВРЕМЕНЕМ В ЗАДАННОЙ ТОЧКЕ ДЕТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПОДАЧИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ЛУЧА а) точечное действие при постоянной мощности; б) движущийся луч с Гауссовским распределением плотности мощности; в) циклическое растровое сканирование с частотой около 1 Гц и движением детали; г) поверхностно-изотермический перенос энергии. 12

ЗАВИСИМОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПРЕОБРАЗУЕМОЙ В ТЕПЛО УДЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ОТ ЧАСТОТЫ ПРИ ОБРАБОТКЕ БЕЗ РАСПЛАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ЗАВИСИМОСТЬ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПРЕОБРАЗУЕМОЙ В ТЕПЛО УДЕЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ОТ ЧАСТОТЫ ПРИ ОБРАБОТКЕ БЕЗ РАСПЛАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ V – скорость перемещения детали 13

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ С НАГРЕВОМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ БЕЗ РАСПЛАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ Электронно-лучевая ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ С НАГРЕВОМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ БЕЗ РАСПЛАВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ Электронно-лучевая термическая обработка (без расплавления металла) Простые технологии ЭЛЗ ЭЛО Комбинированные технологии ЭЛРО Термические/термические процессы СЗ/ЭЛЗ СЗ/ЭЛО Химико-термические/термические процессы ЭЛЗ/СО ХТО/ЭЛЗ ЭЛЗ/ЭЛО Термомеханические/термические процессы ХТО/ЭЛО ТМО/ЭЛЗ ТМО/ЭЛРО ЭЛЗ/ЭЛЗ - электронно-лучевая закалка ЭЛО - электронно-лучевой отпуск ЭЛРО - электронно-лучевой рекристаллизационный отжиг СЗ – стандартная зкалка СО – стандартный отжиг ХТО – химико-термическая обработка ТМО – термомеханическая обработка 14

ПРИМЕРЫ КОНФИГУРАЦИЙ ОБРАБОТАННЫХ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ СЛОЕВ Продольный вид вдоль направления движения детали 15 ПРИМЕРЫ КОНФИГУРАЦИЙ ОБРАБОТАННЫХ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ СЛОЕВ Продольный вид вдоль направления движения детали 15

ЗАВИСИМОСТЬ ГЛУБИНЫ ЗАКАЛКИ С НАГРЕВОМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ ОТ ЕГО УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ЗАВИСИМОСТЬ ГЛУБИНЫ ЗАКАЛКИ С НАГРЕВОМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ ОТ ЕГО УДЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ ПОВЕРХНОСТИ Тпл>Т 01>Т 02>Т 03>Ас3 16

Распределение твердости по поверхности сталей 55 Cr 1 (0, 51%С, 0, 26%Cr) и С Распределение твердости по поверхности сталей 55 Cr 1 (0, 51%С, 0, 26%Cr) и С 100 W (0, 97%С, 0, 11; Cr) в направлении, перпендикулярном перемещению образца, после закалки с нагревом электронным лучом по способу двухмерного высокочастотного сканирования исходная обработка: сталь 55 Cr 1 – нормализация (1) сталь С 100 W – закалка + отпуск (2) 17

РЕЖИМЫ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СПЛАВА ВТ 6 РАСФОКУСИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ 18 РЕЖИМЫ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СПЛАВА ВТ 6 РАСФОКУСИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ 18

ПРИМЕНЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РАСФОКУСИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ 19 ПРИМЕНЕНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РАСФОКУСИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ 19

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ С НАГРЕВОМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ С РАСПЛАВЛЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ 20 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ С НАГРЕВОМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ С РАСПЛАВЛЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ 20

СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ПУЧКОМ а – с использованием интегральной оптики; б – с использованием СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ПУЧКОМ а – с использованием интегральной оптики; б – с использованием осциллирующих зеркал; 1 – лазерный луч, 2 – поворотное зеркало (под углом 45 к лучу), 3 – фокусирующее зеркало из сегментов, 4 – фокусирующее зеркало, 5 – осциллирующее зеркало, 6 – образец, 7 – термообработанный участок; стрелкой указано направление перемещения образца 21

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАДАЮЩЕЙ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИКИ (а) И ОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ ОПТИКИ (б) РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАДАЮЩЕЙ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИКИ (а) И ОСЦИЛЛИРУЮЩЕЙ ОПТИКИ (б) 1 – профиль распределения мощности, 2 – разделенные интегральным зеркалом пучки, 3 – падающий осциллирующий пучок, 4 – образец 22

СХЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ а – импульсно-периодическое излучение; б – непрерывное излучение со сканированием; СХЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ а – импульсно-периодическое излучение; б – непрерывное излучение со сканированием; в – непрерывное излучение 23

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, РАЗВИВАЮЩИЕСЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ 24 ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, РАЗВИВАЮЩИЕСЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ 24

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИ ЛАЗЕРНМ ВОЗДЕЙСТВИИ 25 ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ПРИ ЛАЗЕРНМ ВОЗДЕЙСТВИИ 25

КЛАССИФИКАЦИОННАЯ ДИАГРАММА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ-ВРЕМЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ Е – плотность мощности, - КЛАССИФИКАЦИОННАЯ ДИАГРАММА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПО ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ-ВРЕМЕННЫМ ПАРАМЕТРАМ Е – плотность мощности, - длительность воздействия 26

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ 27 КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ 27

ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ПО ГЛУБИНЕ ЗЛВ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ОТ 4 ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ 1 – импульсным ИЗМЕНЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ПО ГЛУБИНЕ ЗЛВ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ОТ 4 ПОСЛЕ ОБРАБОТКИ 1 – импульсным излучением в среде гелия; 2 – непрерывным излучением в среде азота; 3 - повторная обработка непрерывным излучением в струе гелия после азотирования 28

СХЕМА ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ А – пучок имплантируемых ионов О – образец (деталь) РА – СХЕМА ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ А – пучок имплантируемых ионов О – образец (деталь) РА – рассеянные атомы 29

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ИОННОГО АЗОТИРОВАНИЯ 1 – рабочая камера, 2 – обрабатываемая деталь, ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКИ ИОННОГО АЗОТИРОВАНИЯ 1 – рабочая камера, 2 – обрабатываемая деталь, 3 – источник питания, 4 – электронный потенциометр, 5 – термопара, 6 – образец для измерения температуры, 7 – вакуумный насос, 8 – ротаметр, 9 – баллоны с азотом и водородом, 10 – цеолит, 11 – медная стружка, 12 – вакуумный датчик 30

ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ НА ПОВЕРХНОСТИ АНОДА И КАТОДА ПРИ ИОННОМ АЗОТИРОВАНИИ СТАЛИ 31 ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ НА ПОВЕРХНОСТИ АНОДА И КАТОДА ПРИ ИОННОМ АЗОТИРОВАНИИ СТАЛИ 31

Изменение микротвердости по глубине диффузионного слоя после ионного (1) и печного (2) азотирования стали Изменение микротвердости по глубине диффузионного слоя после ионного (1) и печного (2) азотирования стали 38 Х 2 МЮА при температуре 500 С Продолжительность: 12 ч – ионное азотирование, 45 ч – печное азотирование 32

ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ФАЗОВЫМ СОСТАВОМ И СТРУКТУРОЙ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ 33 ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ФАЗОВЫМ СОСТАВОМ И СТРУКТУРОЙ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ 33

ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПОЛИМОРФИЗМ ТИТАНА I. -стабилизаторы Al, Ga, In, C, N, O ВЛИЯНИЕ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПОЛИМОРФИЗМ ТИТАНА I. -стабилизаторы Al, Ga, In, C, N, O II. –стабилизаторы эвтектоидообразующие изоморфные Fe, Cr, Mn, Cu, Si V, Mo, Nb, Ta III. Нейтральные упрочнители Zr, Sn, Ge, Hf 34

СТРУКТУРА ЗАКАЛЕННЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Класс сплава a псевдо–α a+β псевдо–β β 0 0, 25 СТРУКТУРА ЗАКАЛЕННЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Класс сплава a псевдо–α a+β псевдо–β β 0 0, 25 0, 3 - 1 1 -2 > 2, 5 35

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ 36 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДОРОДА С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ МАТЕРИАЛАМИ 36

ВОДОРОД КАК ВРЕДНАЯ ПРИМЕСЬ И ПОЛЕЗНЫЙ ЛЕГИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ Водород – постоянный легирующий элемент: 1) ВОДОРОД КАК ВРЕДНАЯ ПРИМЕСЬ И ПОЛЕЗНЫЙ ЛЕГИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ Водород – постоянный легирующий элемент: 1) Сверхпроводники Ti-Nb-H 2) Сплавы – накопители водорода (гидриды) 3) Сплавы с ЭЗФ 4) Порошковые материалы 37

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Ti И ЕГО СПЛАВОВ С ВОДОРОДОМ Равновесное давление (уравнение Бореллиуса) КДж/моль Растворимость водорода ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Ti И ЕГО СПЛАВОВ С ВОДОРОДОМ Равновесное давление (уравнение Бореллиуса) КДж/моль Растворимость водорода (уравнение Сивертса) при Т=const Диффузия водорода (теория Зинера-Эйнштейна) где Q-энергия активации диффузии d – ГЦК (Ti. Hx) g – ГЦТ e - ГЦТ - глубина распространения фронта водорода - растворимость в фазах ~ 75 при 20 OC, ~ 2 при 1000 OC 38

КИНЕТИКА ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ Титан Сплав Ti - 6 Al - 4 КИНЕТИКА ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ Титан Сплав Ti - 6 Al - 4 V 39

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ СИВЕРТСА 40 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ СИВЕРТСА 40

ТЕРМОГРАММЫ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ НАСЫЩЕНИЯ ВОДОРОДОМ МЕТОДОМ СИВЕРТСА 41 ТЕРМОГРАММЫ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ НАСЫЩЕНИЯ ВОДОРОДОМ МЕТОДОМ СИВЕРТСА 41

ТЕРМОВОДОРОДНАЯ ОБРАБОТКА – ОСНОВА ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 42 ТЕРМОВОДОРОДНАЯ ОБРАБОТКА – ОСНОВА ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 42

ТЕРМОВОДОРОДНАЯ ОБРАБОТКА – ОСНОВА ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ЕГО ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ Повышение ТЕРМОВОДОРОДНАЯ ОБРАБОТКА – ОСНОВА ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ЕГО ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ Повышение технологических свойств сплавов Водородное пластифицирование Механоводородная обработка Термоводородная обработка Оптимизация структуры Повышение эксплуатационных свойств промышленных сплавов Механические свойства Диффузионное соединение Термическая стабильность жаропрочных псевдо- сплавов Процессы компактирования гранул, порошков, стружки Триботехнические свойства конструкционных сплавов Создание новых сплавов и технологий их обработки Высокожаропрочные сплавы на основе Ti 3 Al ( 2 - и + 2 сплавы) Конструкционные сплавы с интерметаллидным упрочнением ( + +Ti. XCr. Y) Сверхпроводники (Ti-Nb-H) 43

ТЕМПЕРАТУРНО-КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО СОСТАВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ВОДОРОДОМ Ti-6242 ВТ 18 У ВT ТЕМПЕРАТУРНО-КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО СОСТАВА ПРОМЫШЛЕННЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ВОДОРОДОМ Ti-6242 ВТ 18 У ВT 5 ВT 25 У 44

ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО СОСТАВА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ВОДОРОДОМ, ПРИ ТЕРМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ by weight 45 ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО СОСТАВА ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ ВОДОРОДОМ, ПРИ ТЕРМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ by weight 45

ОСНОВНЫЕ ЭФФЕКТЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ Понижение температуры ( + )/ - перехода ОСНОВНЫЕ ЭФФЕКТЫ, ЛЕЖАЩИЕ В ОСНОВЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ Понижение температуры ( + )/ - перехода и увеличение количества -фазы Повышение стабильности -фазы, снижение характеристических температур мартенситных превращений Неравномерное распределение водорода между - и -фазами, вызывающее перераспределение легирующих элементов замещения между ними Изменение объемных эффектов фазовых превращений Существенное различие коэффициентов диффузии водорода и основных легирующих элементов 46

ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФАЗ И ДИФФУЗИЮ ОСНОВНЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ВТ 18 У, ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ФАЗ И ДИФФУЗИЮ ОСНОВНЫХ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ВТ 18 У, t=650 С -фаза ВТ 6, t=1000 С 47

ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ОБЪЕМНЫЙ ЭФФЕКТ ПРЕВРАЩЕНИЯ t=20 С VT 18 U VT 23 48 ВЛИЯНИЕ ВОДОРОДА НА ОБЪЕМНЫЙ ЭФФЕКТ ПРЕВРАЩЕНИЯ t=20 С VT 18 U VT 23 48

ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ HA – наводороживающий отжиг VA – вакуумный отжиг ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ HA – наводороживающий отжиг VA – вакуумный отжиг 49

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ФАСОННЫХ ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВА ВТ ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ НА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ФАСОННЫХ ОТЛИВОК ИЗ СПЛАВА ВТ 20 Л 10 мкм 50

ВОДОРОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГЛАМЕНТИРОВАННОЙ МИКРО- И СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ В ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТАХ И ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ВОДОРОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ РЕГЛАМЕНТИРОВАННОЙ МИКРО- И СУБМИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ В ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТАХ И ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Наводороживание заготовок А Горячая или теплая деформация (изотермическая штамповка, прокатка и т. д. ) Вакуумный отжиг ТВО ВП ТВО Показатели эффективности обработки: Снижение температур деформации: на 100 -150 ОС Повышение прочностных характеристик при нормальной и рабочей температурах без снижения пластичности и длительной прочности: на 10 -15% Повышение предела выносливости лопаток: на 16% Повышение технологических свойств – штамповка в режиме сверхпластичности B 10 мкм 0, 3 мкм Повышение усталостной и кратковременной прочности - и + сплавов 51

СОЗДАНИЕ НОВЫХ ВЫСОКОЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Ti 3 Al Сплав 7115 (Ti-14 Al-3 Nb-3 СОЗДАНИЕ НОВЫХ ВЫСОКОЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ Ti 3 Al Сплав 7115 (Ti-14 Al-3 Nb-3 V-0, 5 Zr) – разработан в «МАТИ» -РГТУ им. К. Э. Циолковского, патент РФ № 2081929 q Физико-химические характеристики сплавов на основе Ti 3 Al Удельная прочность, МПа х см 3/г 20 ОС 650 ОС Удельный модуль Относит. упругости E/d, МПа удлинение х см 3/г ОС, % при 20 20 ОС 650 ОС Сплав Содерж. Nb, % масс. Плотность d, г/см 3 Ti 3 Al - 4, 27 - - - 35500 27000 20 -22 4, 7 160 -220 135 -160 2 -6 25100 21600 3 -4 4, 3 280 -310 180 2 -3, 5 32500 24600 Супер – 2, США 7115 (ТВО), Россия q Водородная технология производства полуфабрикатов и изделий (лопаток компрессора) из сплава 7115: сочетание ТВО с водородным пластифицированием. Выдавливание заготовок лопаток Усилие выдавливания 52

СТРУКТУРА МАТЕРИАЛОВ КОМПОНЕНТОВ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА ПОСЛЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ И ИОННО-ВАКУУМНОГО АЗОТИРОВАНИЯ 53 СТРУКТУРА МАТЕРИАЛОВ КОМПОНЕНТОВ ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА ПОСЛЕ ТЕРМОВОДОРОДНОЙ ОБРАБОТКИ И ИОННО-ВАКУУМНОГО АЗОТИРОВАНИЯ 53