Підвищення експлуатаційних властивостей виробів з титану ВТ1-0 формуванням субмікрокристалічної структури гвинтовою екструзіЄЮ

summary

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наведено загальну характеристику роботи: обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету і завдання дослідження; охарактеризовано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів; надано інформацію про апробацію роботи та її зв’язок з науково-дослідними темами; зазначено кількість публікацій за темою дисертації і окреслено особистий внесок здобувача в публікаціях, підготовлених за участю співавторів.

У першому розділі проведено аналіз особливостей структурних змін металів та сплавів при використанні різних методів ІПД, що дозволяють отримувати матеріали з нано- та СМК структурою і приводять до підвищення характеристик міцності без додаткового використання легувальних елементів. Метод гвинтової екструзії є достатньо перспективним, оскільки дозволяє отримувати заготовки необхідного розміру для подальшого виготовлення виробів та забезпечує значне подрібнення структурних елементів.

Механізми подрібнення кристалітів в процесі ІПД досліджені недостатньо, і на сьогодні існує декілька моделей, що пояснюють процеси, які відбуваються під час деформування металів та сплавів. Найбільш розвиненими є теорії дисклінаційного подрібнення фрагментів та розвитку динамічної рекристалізації.

У розділі наведено інформацію відносно того, що проведення дорекристалізаційного низькотемпературного відпалу може сприяти підвищенню пластичності матеріалів одержаних інтенсивною пластичною деформацією (за рахунок зниження внутрішніх напружень) без помітного зменшення показників міцності.

Для експресної оцінки експлуатаційних властивостей необхідна розробка прискорених методів визначення довговічності цих матеріалів в умовах циклічного навантаження, що може значно знизити витрати часу та кількість досліджуваних зразків.

Отже, аналіз літературних джерел, присвячених питанню перспективи підвищення експлуатаційної надійності виробів при їх виготовленні методом ІПД, дозволив установити низку питань, які недостатньо досліджені та висвітлені в публікаціях. Дані про особливості структури СМК матеріалів, отриманих методом гвинтової екструзії, недостатньо систематизовані; обсяг досліджень із прогнозування експлуатаційної довговічності виробів у СМК стані також недостатній. Практично відсутні дані про комплекс властивостей сплавів у СМК стані, що визначають можливість їх використання для медичних імплантів різного призначення та деталей хімічної промисловості. Серед великої кількості існуючих різноманітних методик прискореного визначення границі витривалості відсутні адекватні, теоретично обґрунтовані методи побудови повних кривих втоми металів і сплавів.

Таким чином, перераховані вище проблеми і фактори, що їх породжують, дають підстави конкретизувати мету і завдання дослідження, а також визначити шляхи і методи їх розв’язання.

У другому розділі дисертації наведено інформацію про технологію отримання і характеристику матеріалів та методи їх дослідження. При реалізації мети та завдань дослідження було визначено спосіб отримання заготовок з титану ВТ1-0 – вакуумно-дуговим переплавом витратним електродом та їх подальше деформування методом гвинтової екструзії.

У дослідженні використано стандартні і спеціальні методики, що дозволили встановити характер впливу ІПД на фізико-механічні властивості технічно чистого титану. Для аналізу трансформації зеренної та тонкої структури в процесі гвинтової екструзії було застосовано металографічні та рентгеноструктурні методи дослідження. Оцінку експлуатаційних властивостей проводили за результатами механічних випробувань як при статичних, так і циклічних навантаженнях. Прогнозування довговічності СМК матеріалів та виробів з них проводили методами математичного моделювання та чисельними методами теорії пружності.

У третьому розділі визначено вплив інтенсивної пластичної деформації методом гвинтової екструзії і подальшої термічної обробки на структуру та механічні властивості технічно чистого титану ВТ1-0. Проведено дослідження макро- та мікроструктури зразків, отриманих при різній кількості циклів деформації (1…7 циклів) та вирізаних з різних частин заготовки.

За результатами мікроструктурних досліджень встановлено, що з підвищенням кількості циклів деформації відбувається поступове подрібнення зеренної структури заготовки з формуванням зон з різною конфігурацією структурних складових. Найбільш однорідна структура формується після 5…7 циклів деформації.

Оптичним методом визначити розмір новоутворених зерен виявилось неможливим (рис. 1, а, б). Тому для визначення особливостей мікроструктури зразків, отриманих гвинтовою екструзією, були проведені дослідження з використанням електронної мікроскопії