ПІДВИЩЕННЯ РЕСУРСУ ТОНКОСТІННИХ ВИРОБІВ З α- ТА ПСЕВДО-α–СПЛАВІВ ТИТАНУ ТВЕРДОРОЗЧИННИМ ЗМІЦНЕННЯМ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ : ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА ТОНКОСТЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ С альфа - И ПСЕВДО-альфа-СПЛАВОВ ТИТАНА ТВЕРДОРАСТВОРНЫМ УКРЕПЛЕНИЕМ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ

Краткое описание

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ім. Г.В. КАРПЕНКА

На правах рукопису

ТРУШ ВАСИЛЬ СТЕПАНОВИЧ
УДК 669.295: 621.785

ПІДВИЩЕННЯ РЕСУРСУ ТОНКОСТІННИХ ВИРОБІВ
З α- ТА ПСЕВДО-αСПЛАВІВ ТИТАНУ ТВЕРДОРОЗЧИННИМ
ЗМІЦНЕННЯМ ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ

Спеціальність 05.02.01 Матеріалознавство

Дисертація на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Науковий керівник:
Федірко Віктор Миколайович,
член-кореспондент НАН України,
доктор технічних наук, професор

Львів 2012

ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ............................................................................ 5
ВСТУП .............................................................................................................................. 6
РОЗДІЛ 1 Твердорозчинне зміцнення поверхневого шару елементами втілення, як спосіб впливу на фізико-механічні властивості титанових сплавів ... 12
1.1 Фізико-хімічні основи твердорозчинного зміцнення титану елементами втілення ..................................................................................................... 13
1.2 Вплив на фізико-механічні властивості ........................................................ 14
1.2.1 Твердість ............................................................................................... 14
1.2.2 Фазово-структурний стан .................................................................... 16
1.2.3 Механічні властивості ......................................................................... 18
1.3 Газонасичення зварних з’єднань однофазних титанових сплавів ............. 21
1.4 Регламентоване твердорозчинне зміцнення поверхневого шару, як спосіб підвищення експлуатаційних властивостей ................................................... 23
1.4.1 Критерії експлуатаційної придатності виробів з титанових сплавів з газонасиченими шарами ............................................................................... 24
1.4.2 Деякі аспекти природи підвищення довговічності титанових сплавів з твердорозчинно-зміцненим поверхневим шаром ...................................... 26
1.4.3 Способи та методи регламентованого твердорозчинного зміцнення титанових сплавів ....................................................................................... 27
РОЗДІЛ 2 Основні методичні аспекти роботи ........................................................... 33
2.1 Характеристика досліджуваних матеріалів .................................................. 33
2.2 Виготовлення і підготовка зразків ................................................................ 34
2.3 Методика хіміко-термічної обробки титанових сплавів та їх зварних з’єднань.......................................................................................................................... 37
2.4 Методи фізичних досліджень ........................................................................ 39
2.4.1 Металографічні та дюрометричні дослідження................................ 40
3
2.4.2 Електронно-мікроскопічні дослідження ........................................... 40
2.4.3 Фрактографічні дослідження .............................................................. 41
2.5 Методи та обладнання для механічних випробувань титанових сплавів та їх зварних з’єднань ...................................................................................... 41
2.5.1 Багатоцикловий обертовий згин ......................................................... 42
2.5.2 Малоцикловий чистий згин ................................................................ 42
2.5.3 Циклічний розтяг ................................................................................. 43
2.5.4 Сповільнене руйнування за умов тривалого статичного навантаження ................................................................................................................. 44
2.6 Статистична обробка результатів та планування експериментів .............. 46
РОЗДІЛ 3 Вплив регламентованого градієнтного твердорозчинного (РГТ) зміцнення поверхневого шару на фізико-механічні властивості титанових сплавів ............................................................................................................................ 50
3.1 Вплив РГТ зміцнення поверхневого шару на механічні властивості титанових сплавів за різних умов навантаження ....................................................... 50
3.1.1 Втомна довговічність за умов багатоциклового обертового згину ............................................................................................................................... 51
3.1.2 Втомна довговічність за умов малоциклового чистого згину......... 55
3.1.3 Втомна довговічність за умов циклічного розтягу ........................... 56
3.1.4 Опірність сповільненому руйнуванню під тривалим статичним навантаженням ........................................................................................... 57
3.2 Природа підвищення довговічності титанових сплавів із РГТ зміцненим поверхневим шаром ................................................................................... 59
3.2.1 Вплив РГТ зміцнення на субзеренну структура та напружений стан поверхневих шарів металу ............................................................. 60
3.2.3 Еволюція тонкої структури РГТ зміцненого шару металу .............. 64
3.2.4 Особливості руйнування титанових сплавів після РГТ зміцнення поверхневого шару ..................................................................................... 71
4
3.3 Висновки .......................................................................................................... 77
РОЗДІЛ 4 РГТ зміцнення поверхневого шару титанових сплавів термодифузійним насиченням зі статичної атмосфери аргонокисневої газової суміші ............................................................................................................................. 80
4.1 Закономірності термодифузійного насичення титанових сплавів зі статичної атмосфери аргонокисневої газової суміші ................................................ 80
4.2. Спосіб РГТ зміцнення поверхневого шару титанових сплавів зі статичної атмосфери аргонокисневої газової суміші для підвищення експлуатаційних властивостей ..................................................................................... 88
4.3 Висновки .......................................................................................................... 92
РОЗДІЛ 5 Підвищення ресурсу зварних з’єднань однофазних титанових сплавів за відпалу у контрольованому кисневмісному середовищі ........................ 94
5.1. Вплив параметрів технологічного середовища відпалу на втомну довговічність та опірність сповільненому руйнуванню зварних з’єднань однофазних титанових сплавів ВТ1-0 та ПТ-7М ....................................................... 95
5.2 Вплив параметрів технологічного середовища відпалу на шорсткість поверхні зварних з’єднань однофазних титанових сплавів ВТ1-0 та ПТ-7М....... 106
5.3 Вплив технологічного середовища на розподіл твердості та статистичної області руйнування зонами зварного з’єднання титанового сплаву ВТ1-0 ................................................................................................................ 113
5.4 Висновки ........................................................................................................ 115
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ ............................................................................................ 118
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................... 120
ДОДАТОК А ................................................................................................................ 131

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
Т температура, С; відносне видовження, %; відносне звуження, %; ступінь деформації, %; в границя міцності, МПа; тривалість випробувань, год;
K рівень зміцнення (відносний приріст поверхневої твердості) K=((Hпов - Hcерц)/Hсерц)·100%, де: Hпов0,49 твердість поверхні титану; Hсерц0,49 твердість серцевини титану;
ААрДЕЗ автоматичне аргоно-дугове електрозварювання;
ЗТВ зона термічного впливу;
КРКС контрольоване розріджене кисневмісне середовище;
ОМ основний метал;
ОТ облагороджувальне травлення;
РГТ (зміцнення) регламентоване градієнтне твердорозчинне зміцнення.

ВСТУП
Розвиток сучасної науки і техніки потребує конструкційних матеріалів з високими фізико-механічними властивостями: питомою міцністю, корозійною стійкістю в агресивних середовищах тощо [1-3]. Титан і сплави на його основі задовольняють вищепереліченим вимогам, а Україна є однією з небагатьох країн світу з розвиненим авіакосмічним комплексом основним споживачем титанових сплавів [4].
Освоєння нових технологій виготовлення й обробки (термічна та хіміко-термічна обробки, зварювання тощо) виробів із титанових сплавів через високу їх хімічну активність до елементів втілення (O, N, C) неминуче зіштовхується із проблемою газонасичення поверхневого шару металу (твердорозчинного зміцнення домішками втілення) й прогнозування його впливу на експлуатаційні властивості виробів (А.А. Ильин, Б.А. Колачѐв, И.С. Полькин, И.И. Корнилов, В.В. Глазова, Б.Б. Чечулин, Lizhi Liu, Hanshan Dong, Savko Malinov та інші) [5-10].
Існують протилежні погляди на твердорозчинне зміцнення поверхневого шару титанових сплавів. Один пов’язаний з використанням поверхневого зміцнення для підвищення опору зношуванню, антикорозійних властивостей у розчинах кисневмісних кислот тощо [11-16]. Другий із загальноприйнятою думкою, що твердорозчинне зміцнення поверхневого шару окрихчує метал, знижує його здатність до деформування, полегшує зародження втомних тріщин і знижує опір втомі [17-19].
Менш відомі експериментальні дані, що свідчать про сприятливий вплив газонасичення на механічні (зокрема і втомні) властивості титанових сплавів. У низці досліджень (А.Б. Коломенський, А.В. Пешков) показано, що залишкові газонасичені шари, отримані після неповного видалення хімічним травленням, сприяють підвищенню втомної довговічності титанових сплавів [20-22]. Однак вищезгаданий підхід до формування необхідного рівня твердорозчинного зміцнення поверхневого шару металу є технологічно складним, може призводити до наводнення металу і, як наслідок, потребує додаткової фінішної термічної
7
обробки виробів у вакуумі.
Уникнути згаданих недоліків можна за допомогою методів інженерії поверхні металу, розроблених у ФМІ ім. Г.В. Карпенка НАН України (В.М. Федірко, А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко), зокрема регламентованим градієнтним твердорозчинним (РГТ) зміцненням поверхневого шару металу за термодифузійного насичення у контрольованому кисневмісному середовищі [23].
Необхідно відмітити, що у науково-технічній літературі вкрай мало інформації про вплив РГТ зміцнення поверхневого шару металу елементами втілення (киснем) на фізико-механічні властивості виробів з титанових сплавів за різних умов навантаження, особливості руйнування, а також природу цього ефекту. Інформація такого змісту дозволила б сформулювати фізико-хімічні принципи та технологічні підходи до градієнтного зміцнення поверхні титанових сплавів домішками втілення, удосконалити способи хіміко-термічної обробки для підвищення роботоздатності виробів з титанових сплавів, у тому числі зварних, розширити сфери використання та забезпечити їх надійність.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано у відділі високотемпературної міцності конструкційних матеріалів у газових та рідкометалевих середовищах Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка у рамках завдань держбюджетних тем Національної академії наук України ―Розроблення теорії та основ технології формування фазово-структурного стану поверхневих шарів на титанових сплавах для підвищення їх довговічності у виробах авіаційної техніки‖ (№ держреєстрації 0107U004072, 2007-2011 рр.) та ―Фізико-хімічні основи підвищення циклічної та статичної міцності виробів із титанових сплавів градієнтним зміцненням поверхневих шарів металу елементами втілення (О, N, C) за термодифузійного насичення‖ (№ держреєстрації 0112U002790, 2012 р.), проекту ―Підвищення ресурсу виробів з титанових сплавів, зокрема зварних, формуванням поверхневих шарів з регламентованими структурою та рівнем зміцнення‖ (№ держреєстрації 0107U005228, 2007-2011 рр.) цільової комплексної програми наукових досліджень НАН України ―Ресурс‖, проекту молодих учених НАН України за грантами
8
НАН України на 2011-2012 рр. ―Модифікування поверхні металу елементами втілення як спосіб підвищення ресурсу виробів з титанових сплавів‖ (№ держреєстрації 0111U008321, 2011 р. та № держреєстрації 0112U005111, 2012 р).
Мета і задачі дослідження. Мета роботи встановити закономірності та природу підвищення втомної міцності та довговічності титанових сплавів з градієнтним твердорозчинно зміцненим поверхневим шаром та вдосконалити способи РГТ зміцнення тонкостінних виробів.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:
1. Дослідити вплив РГТ зміцнення поверхневого шару на довговічність альфа- та псевдо-альфасплавів титану за різних умов навантаження (багатоцикловий обертовий згин, малоцикловий чистий згин, циклічний розтяг та сповільнене руйнування за умов тривалого статичного навантаження).
2. Встановити природу підвищення довговічності титанових сплавів із РГТ зміцненим поверхневим шаром та особливості їх руйнування.
3. Вдосконалити способи РГТ зміцнення та термічної обробки титанових сплавів та їх зварних з’єднань для підвищення експлуатаційних властивостей виробів.
4. Розробити рекомендації щодо практичного використання РГТ зміцнення поверхні металу для підвищення роботоздатності виробів з альфа- та псевдо-альфасплавів титану та їх зварних з’єднань.
Об’єкт дослідження: твердорозчинне зміцнення поверхневого шару титанових сплавів за умов термодифузійного насичення з контрольованого газового середовища та його вплив на фізико-механічні властивості металу.
Предмет дослідження: закономірності РГТ зміцнення поверхневого шару титанових сплавів та його вплив на фазовий-структурно стан, механізми руйнування, втомну міцність та довговічність.
Методи дослідження: оптична і електронна мікроскопія, фрактографія, дюрометрія, механічні випробування на короткочасну міцність і пластичність, на втому за багатоциклового обертового згину, малоциклового чистого згину та
9
циклічного розтягу, на сповільнене руйнування за умов тривалого статичного навантаження.
Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному:
1. Вперше встановлено, що підвищення довговічності за ―оптимального‖ рівня РГТ зміцнення (K = 70%) поверхневого шару виробів з титанового сплаву ВТ1-0 зумовлено: формуванням максимального рівня залишкових стискальних напружень, подрібненням субзеренної структури та утворенням впорядкованої коміркової дислокаційної структури. Збільшення рівня РГТ зміцнення поверхневого шару (K = 100%) зумовлює розупорядкування дислокаційної структури та виділення субоксидних фаз як у тілі зерна, так і його межами, що призводить до зниження втомної та статичної міцності.
2. Виявлено особливості руйнування титанових сплавів з різним рівнем РГТ зміцнення поверхневого шару металу. Показано, що зміцнення поверхневого шару титанових сплавів ВТ1-0, ПТ-7М та ОТ4-1 на ―оптимальний‖ рівень супроводжується подрібненням мікрорельєфу поверхні руйнування, зростанням частки мікров’язкого руйнування у вигляді деформаційних гребенів та ямок з незначною кількістю транскристалітних сколів, а також зменшенням розміру фасеток сколу.
3. Встановлено універсальність ефекту підвищення довговічності титанових сплавів ВТ1-0, ПТ-7М, ОТ4-1 з РГТ зміцненим на ―оптимальний‖ рівень поверхневим шаром за різних умов навантаження: за малоциклового чистого згину на 1015%; за багатоциклового обертового згину на 2535% і за тривалого статичного навантаження на базі 1000 год на 7...10%.
Практичне значення одержаних результатів.
1. Оптимізовано параметри технологічного середовища неповного відпалу зварних з’єднань однофазних титанових сплавів ВТ1-0 та ПТ-7М для підвищення їх довговічності. Розроблено та впроваджено у виробництво на ДП ―Антонов‖ технологію ―Вакуумна термічна обробка зварних деталей з однофазних титанових сплавів ВТ1-0 і ПТ-7М‖ та технологічну інструкцію РТІ 16-622-09 на її застосування. Запропонована технологія дає можливість на
10
2030% підвищити втомні характеристики зварних з’єднань титанових сплавів ВТ1-0 та ПТ-7М і знизити їх схильність до сповільненого руйнування порівняно з відпалом на повітрі та облагороджувальним травленням.
2. Розроблено новий спосіб РГТ зміцнення поверхневого шару виробів з альфа- та псевдо-альфа-сплавів титану для підвищення їх довговічності, який полягає у термодифузійному насиченні із статичної атмосфери газової реакційної суміші: інертного газу аргону та газоподібного кисню регламентованого парціального тиску (патент України № 62404 від 25.08.2011 р.).
3. Запропоновано номограму для визначення допустимих параметрів газонасичення для тонкостінних (≤ 3 мм) виробів з альфа-сплавів титану ВТ1-0 і ПТ-7М, яка ґрунтується на залежності допустимих значень відносного приросту поверхневої твердості від глибини газонасичення і дає можливість розширити допустимі рівні зміцнення для тонкостінних виробів.
Особистий внесок здобувача. Основні експериментальні дані та теоретичні узагальнення, які становлять суть дисертації, отримані та сформульовані автором самостійно. У публікаціях, підготовлених у співавторстві, здобувачеві належать: реалізація експерименту та побудова базових залежностей [24, 26-31, 33, 34]; отримання експериментальних результатів та визначення фізико-механічних характеристик зварних з’єднань після відпалу у різних середовищах [25, 32, 36, 40]; реалізація експерименту [35, 37, 38]; отримання та аналіз експериментальних результатів [39, 41].
Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались і обговорювались на: міжнародній конференції ―Ti-2011 в СНГ‖ (Львів, 2011 р.), четвертій міжнародній конференції ―Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій‖ (Львів, 2009 р.), другій та третій міжнародній науково-практичній конференції ―Теоретичні і експериментальні дослідження в технологіях сучасного матеріалознавства та машинобудування‖ (Луцьк, 2009 р., 2011 р.), дев’ятому міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (Львів, 2009 р.), всеукраїнській конференції молодих вчених ―Сучасне матеріалознавство: матеріали та технології‖ (Київ, 2008 р.); 21-ій та 22-ій відкритій науково-технічній
11
конференції молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України (Львів, 2009 р., 2011 р.), дев’ятій міжнародній конференції-виставці ―Проблеми корозії та протикорозійного захисту конструкційних матеріалів‖ (Львів, 2012), 3-ій науково-практичній конференції молодих вчених ―Нові технології і матеріали у машинобудуванні‖ (Київ, 2010 р.), другій науково-технічній конференції молодих вчених і спеціалістів ―Титан-2010: производство и применение‖ (Запоріжжя, 2010 р.).
В повному обсязі дисертаційна робота доповідалась на науковому семінарі ―Проблеми матеріалознавства та інженерії поверхні металів‖ Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України.
Публікації. Основний зміст дисертації відображено у 18 наукових публікаціях, з них 7 статей у наукових фахових виданнях, 1 патент України.

Список литературы

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
Одержано нове вирішення науково-технічної задачі підвищення довговічності тонкостінних виробів з альфа- та псевдо-альфасплавів титану регламентованим градієнтним твердорозчинним зміцненням поверхневого шару за термодифузійного насичення з контрольованого кисневмісного середовища. Найважливіші наукові та практичні результати:
1. Показано, що за РГТ зміцнення поверхневого шару термодифузійним насиченням з контрольованого кисневмісного середовища опір руйнуванню титанових сплавів ВТ1-0, ПТ-7М та ОТ4-1 за циклічного та статичного тривалого навантаження залежить від рівня зміцнення (K) та глибини зміцненої зони (l). Залежність носить екстремальний характер з максимумом за ―оптимального‖ рівня твердорозчинного зміцнення (Kопт. та lопт.).
2. Вперше встановлено природу підвищення довговічності виробів з титанових сплавів РГТ зміцненням поверхневого шару. На прикладі сплаву ВТ1-0 показано, що підвищення довговічності за ―оптимального‖ рівня РГТ зміцнення поверхневого шару (K = 70%) зумовлено: формуванням максимального рівня стискальних напружень, подрібненням субзеренної структури та утворенням впорядкованої коміркової дислокаційної структури. Подальше збільшення рівня РГТ зміцнення поверхні (K = 100%) призводить до розупорядкування дислокаційної структури та виділення субоксидних фаз як в тілі зерна так і його межами, що спричинює зниження втомної та статичної міцності.
3. Вперше експериментально встановлено універсальність ефекту підвищення довговічності титанових сплавів ВТ1-0, ПТ-7М, ОТ4-1 з РГТ зміцненим на ―оптимальний‖ рівень K поверхневим шаром за різних умов навантаження: за малоциклового чистого згину на 1015%; за багатоциклового обертового згину на 2535% і за тривалого статичного навантаженням на базі 1000 год на повітрі на 7... 10%.
4. Вперше встановлено вплив рівня РГТ зміцнення поверхневого шару однофазних титанових сплавів ВТ1-0, ПТ-7М та ОТ4-1 на механізм руйнування зразків. Показано, що зміцнення на ―оптимальний‖ рівень супроводжується подрібненням мікрорельєфу поверхні руйнування, зростанням частки
119
мікров’язкого руйнування у вигляді деформаційних гребенів та ямок з незначною кількістю транскристалітних сколів, а також зменшенням розміру фасеток сколу.
5. Розроблено новий спосіб РГТ зміцнення поверхні виробів з альфа- та псевдо-альфа-сплавів титану для підвищення їх довговічності, який полягає у термодифузійному насиченні зі статичної атмосфери газової реакційної суміші у складі інертного газу аргону та газоподібного кисню, регламентований тиск якого залежить від співвідношення об’єму реакційної камери до площі зміцнюваної поверхні металу (патент України № 62404 від 25.08.2011 р.).
6. Оптимізовано параметри технологічного середовища неповного відпалу зварних з’єднань титанових сплавів ВТ1-0 та ПТ-7М для підвищення їх довговічності. Розроблено та впроваджено у виробництво на ДП ―Антонов‖ технологію термічної обробки зварних деталей з однофазних титанових сплавів ВТ1-0 і ПТ-7М у контрольованому розрідженому кисневмісному середовищі та технологічну інструкцію РТІ 16-622-09 на її застосування. Запропонована технологія дає можливість на 2030 % підвищити втомні характеристики зварних з’єднань титанових сплавів ВТ1-0 та ПТ-7М та знизити їх схильність до сповільненого руйнування порівняно з відпалом на повітрі та подальшим облагороджувальним травленням.
7. Проаналізовано закономірності руйнування зварного з’єднання титанових сплавів ВТ1-0 та ПТ-7М залежно від параметрів неповного відпалу та фазово-структурного стану поверхневих шарів металу. Показано, що підвищення довговічності після відпалу у контрольованому розрідженому кисневмісному середовищі зумовлено формуванням у статистичній області руйнування рівня зміцнення поверхні, наближеного до ―оптимального‖ рівня РГТ зміцнення для основного металу, за якого досягається максимальний приріст втомної міцності та довговічності.
8. Запропоновано номограму для визначення допустимих параметрів газонасичення для тонкостінних (≤ 3 мм) виробів з альфа-сплавів титану ВТ1-0 і ПТ-7М. Номограма ґрунтується на залежності допустимих значень відносного приросту поверхневої твердості від глибини газонасичення і дає можливість розширити допустимі рівні зміцнення для тонкостінних виробів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Горынин И.В. Титан в машиностроении / И.В. Горынин, Б.Б. Чечулин. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.
2. Moiseyev V.N. Titanium Alloys. Russian aircraft and aerospace applications / V.N. Moiseyev. London-New York-Singapore.: Taylor & Francis Group, 2006. 207 p.
3. Hideki Fujii Application of titanium and its alloys for automobile parts / Fujii Hideki, Takahashi Kazuhiro, Yamashita Yoshito // Nippon Steel Technical Report. 2003. No 88. P. 7075.
4. Основні напрямки наукових досліджень з титанової проблематики в Україні / Б.Є. Патон, А.П. Шпак, О.М. Івасишин // Фіз.-хім. механіка матеріалів. 2006. №3. C. 5-17.
5. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства: справочник / А.А. Ильин, Б.А. Колачѐв, И.С. Полькин. М.: ВИЛСМАТИ, 2009. 520 с.
6. Корнилов И.И. Взаимодействие тугоплавких металлов переходных групп с кислородом / И.И. Корнилов, В.В. Глазова. М.: Наука, 1967. 254 с.
7. Lishi L. Surface hardening of titanium alloys by gas phase nitridation under kinetic control / Liu Lishi dissertation doctor of philosophy. Case Western Reserve University Cleveland, Ohio, USA, 2005. 275 p.
8. Patent USA № 6210807B1, Int. cl. 7 B32B 900. Surface oxidation of a titanium or titanium alloy article / H. Dong, A. Birmingham; W. Bloyce; P. Harlow Morton, T. Bell // assignee The University of Birmingham. 09/214876 appl. Jul,14.07. Date of Patent: Apr. 3, 2001.
9. Sha W. Titanium alloys: modeling of microstructure, properties and applications / W. Sha, S. Malinov Woodhead Publishing Limited, 2009. 569 p.
10. Lutjering Gerd Titanium / Gerd Lutjering, James C. Williams // 2nd edition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2007, 438 p.
11. Цвиккер У. Титан и его сплавы / У. Цвиккер. - М.: Металлургия, 1979. 512 с.
121
12. Guleryuz H. Surface modification of a Ti6Al4V alloy by thermal oxidation / H. Guleryuz, H. Cimenoglu // Surface & coatings technology. 2005. № 192. P. 164-170.
13. Изготовление и эксплуатация оборудования из титана / Г.М. Шеленков, В.Е. Блащук, Р.К. Мелехов и др. К.: Техніка, 1984. 120 с.
14. Титановые сплавы для морской техники / И.В. Горынин, С.С. Ушков, А.Н. Хатунцев, Н.И. Лошакова. СПб.: Политехника, 2007. 387 с.
15. Yoshiki O. Bioscience and bioengineering of titanium materials / O. Yoshida. Elsevier, 2007. 437 p.
16 Федірко В.М. Термодифузійне багатокомпонентне насичення титанових сплавів / В.М. Федірко, І.М. Погрелюк, О.І. Яськів. Київ: Наукова думка, 2009. 165 с.
17. Вакуумный отжиг титановых конструкций / Б.А. Колачев В.В. Садков, В.Д. Талалаев и др. М.: Машиностроение, 1991. 224 с.
18. Leyens C. Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications / C. Leyens, P. Manfred. Wiley-VCH, 2003. 532 p.
19. Титановые сплавы в машиностроении / Под ред. Г.И. Капырина. Л.: Машиностроение, 1977. 248 с.
20. О влиянии глубины съема газонасыщенного слоя на повторно-статическую долговечность и пластичность титановых сплавов ОТ4 и ВТ6ч / А.Б. Коломенский, Б.А. Колачев, А.В. Дегтярев, А.Н. Рощупкин // Фіз.-хім. механіка матеріалів. 1991. № 3. С. 25-28.
21. Патент РФ №2205890С2, МПК7 C22F1/18. Способ поверхностной обработки изделий из титана и титановых сплавов / А.Б. Коломенский // Патентообладатель А.Б Коломенский. №2001125102/02; заявл. 12.09.11; опубл.: 10.06.03.
22. Патент РФ №2318077С1, МПК6 С23С 8/06. Способ поверхностного упрочнения изделий из титана и титановых сплавов / А.В. Пешков, Д.Н. Балбеков, В.Р. Петренко, В.Ф. Селиванов, В.В. Пешков // Патентообладатель Государств. образоват. учрежд. высш. проф. образования ―Воронежский государственный
122
технический университет‖. №2006124054/02 ; заявл. 04.07.06 ; опубл.: 27.02.08. Бюл. №8.
23. Патент України №22333, (2006.01) С23С 8/10. Спосіб хіміко-термічної обробки для підвищення втомних властивостей виробів з альфа- та псевдо-альфасплавів титану / В.М. Федірко, А.Т. Пічугін., О.Г. Лук’яненко // власник Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України № u200610918; заявл. 16.10.06; опубл. 25.04.2007. Бюл. 5, 2007.
24. Труш В. С. Зміна шорсткості поверхні зварних з’єднань титанових сплавів після термообробки / В.С. Труш // Металлофизика и новейшие технологии, Том № 30, спец. випуск. грудень 2008 р. С. 595 605.
25. Пічугін А. Т. Вибір технологічного середовища термічної обробки зварних з’єднань однофазних титанових сплавів / А. Т. Пічугін, О. Г. Лук’яненко, В. С. Труш // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом ―Інженерна механіка‖) Луцьк, 2009. Вип. 25, ч. II. С. 190 94.
26. Труш В.С. Вплив твердорозчинного зміцнення на втомну довговічність титанового сплаву ВТ1-0 / В.С. Труш // Металознавство та обробка металів. 2010. Том 56, № 4. С. 40-43.
27. Труш В.С. Підвищення ресурсу виробів з титанових сплавів регламентованим твердорозчинним зміцненням поверхневих шарів металу / В.С. Труш, А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко // Теория и практика металлургии. 2010. Том 78-79, № 5-6. С. 31-35.
28. Труш В.С. Вплив твердорозчинного зміцнення поверхні на механічні характеристики титанового сплаву ВТ1-0 / В.С. Труш // Металознавство та обробка металів. 2011. Том 59, № 3. С. 44-48.
29. Пічугін А.Т. Зміцнення поверхні титанових сплавів термодифузійним насиченням зі статичної атмосфери аргонокисневої газової суміші // А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко, В.С. Труш // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за галузями знань ―Машинобудування та металообробка‖, ―Інженерна механіка‖, ―Металургія та матеріалознавство‖). Луцьк, 2011. Вип. 31. С. 252-257.
30. Вплив параметрів термодифузійного модифікування на твердорозчинне
123
зміцнення поверхні титанового сплаву ВТ1-0 / О. Лук’яненко, А. Пічугін, В. Труш, О. Ткачук // Вісник Тернопільського національного технічного університету. 2012. Том 65, № 1. С. 40-47.
31. Пічугін А.Т. Підвищення опірності титанових сплавів втомі твердорозчинним зміцненням поверхні / А.Т Пічугін, О.Г. Лук’яненко, В.С. Труш // Машинознавство. 2010. Том 151-152, № 12. С. 47-53.
32. Підвищення ресурсу виробів зварних деталей з однофазних титанових сплавів за неповного відпалу у вакуумі / В.М. Федірко, А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко, В.С. Труш, С.Л. Антонюк, Т.М. Гуревич, А.Є. Байцер // Збірник наукових статей ―Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин‖. К.: ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України, 2009. С. 619-623.
33. Патент України № 62404, (2006. 01) МКП С23С 8/10. Спосіб хіміко-термічної обробки титанових сплавів / В.М. Федірко. А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко, В.С. Труш // власник Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України. № u201101732; заявл. 14.02.11; опубл. 25.08.11, Бюл. № 16.
34. Пічугін А. Оксидування титанового сплаву ВТ1-0 у статичній газовій атмосфері аргонокисневої суміші / Анатолій Пічугін, Олександр Лук’яненко, Василь Труш // Фіз.-хім. механіка матеріалів. 2012. Спец. випуск № 9. Т. 2. С. 461-464.
35. Повышение эксплуатационных свойств титановых сплавов регламентированным твердорастворным упрочнением поверхности / В.Н. Федирко, А.Т. Пичугин, А.Г. Лукьяненко, В.С. Труш // Международная конференция ―Ti-2011 в СНГ‖ (25-28 апреля 2011 г., г. Львов): сборник трудов / научн. редакторы А.В. Александров, О.М. Ивасишин. К.: РИО ИМФ им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, 2011. С. 281-292.
36. Втомна та статична міцність зварних з’єднань α-сплавів титану за неповного відпалу в різних середовищах / В.М. Федірко, А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко, В.С. Труш // Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій / під заг. ред. В.В. Панасюка. Львів: Фізико-механічний інститут
124
ім. Г.В. Карпенка НАН України, 2009. С. 975-980.
37. Пічугін А. Підвищення опірності титанових сплавів втомі твердорозчинним зміцненням поверхні / А. Пічугін, О. Лук’яненко, В. Труш // Дев’ятий міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові: праці. Львів: Кінпатрі ЛТД, 2009. С. 237-239.
38. Pichugin A.T. Improving service properties of titanium alloys of regulation of solid solution hardening of the metal surface / A.T. Pichugin, A.G. Lukyanenko, V.S. Trush // VIII international conference ―Strategy of quality in industry and education‖ (June, 8-15, 2012, Varna, Bulgaria): proceeding. 2012. Vol. 2. P. 153-156.
39. Труш В.С. Повышение долговечности титанового сплава ВТ1-0 модифицированием поверхности металла элементами внедрение / В.С. Труш, О.В. Ткачук // Материалы І-ой международной научно-практической конференции ―Перспективы развития и безопасность автотранспортного комплекса‖ (25-26 ноября 2011 г., г. Новокузнецк) / Отв. ред. А.А. Баканов; ред. кол. Ю.Е. Воронов [и др.]. Новокузнецк: филиал КузГТУв г. Новокузнецке, 2011. С. 309-311.
40. Труш В.С. Вплив облагороджувального травлення на втому зварних з’єднань титанового сплаву ВТ1-0 / В.С. Труш // ―Проблеми корозійно-механічного руйнування, інженерія поверхні, діагностичні технології‖: XXI відкрита наук.-техн. конф. молод. наук. і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України, (28-30 жовтня 2009 р.): матеріали конф. Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, 2009. С. 227-229.
41. Труш В.С. Підвищення ресурсу виробів з титанових сплавів та їх зварних з’єднань регламентованим твердорозчинним зміцненням поверхневих шарів металу елементами втілення / В.С. Труш // XXIІ відкрита наук.-техн. конф. молод. наук. і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України, (26-28 жовтня 2011 р.): матеріали конф. Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, 2011. С. 210-213.
125
42. Овчинников А. В. Влияние легирования кислородом титана губчатого на структуру и механические свойства литого титана / А.В. Овчинников, С.И. Давыдов, В.Г. Шевченко // Международная конференция ―Ti-2007 в СНГ‖ (15-28 апреля 2007 г., г. Ялта): сборник трудов / научн. редакторы А.В. Александров, О.М. Ивасишин. К.: РИО ИМФ им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, 2007. С. 170-173.
43. Давидов С.І. Удосконалення технології одержання титану із заданим вмістом кисню : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : спец. 05.16.02 ―Металургія чорних і кольорових металів і спеціальних сплавів‖ / С.І. Давидов. Запоріжжя, 2010. 20 с.
44. Применение гидрированного титана с заданным содержанием кислорода для получения изделий методом порошковой металлургии / И.О. Быков, A.B. Овчинников, С.И. Давыдов и др. // Теория и практика металлургии. 2011. Том 80-81, № 1-2. С. 65-69.
45. Глазунов С. Г. Титановые сплавы. Конструкционные титановые сплавы / С.Г. Глазунов, В.Н. Моисеев. Москва : Металлургия, 1974. 368 с.
46. Окисление титановых сплавов / Э.М. Лазарев, З.И. Корнилова, Н.М. Федорчук М.: Наука, 1985. 139 с.
47. Фромм Е. Газы и углерод в металлах / Е. Фромм, Е. Гебхард. М.: Металлургия, 1980. 711 с.
48. Константы взаимодействия металлов с газами / Я.Д. Коган. Б.А. Колачев, Ю.В. Левинский др. М.: Металлургия, 1987. 250 с.
49. Сірик З.О. Особливості будови газонасичених шарів титанових сплавів різних структурних класів / З.О. Сірик // Фіз.- хім. механіка матеріалів. 1993. № 6. С. 110112.
50. Роль дислокаций в упрочнении и разрушении металлов / B.C. Иванова, Л.К. Гордиенко, В.Н. Геминов и др. М.: Наука, 1965. 180 с.
51. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов / И.И. Новиков М.: Металлургия, 1975. 208 с.
126
52. Dong H. Oxygen boost diffusion for the deep-case hardening of titanium alloys / H. Dong, X.Y. Li // Materials science and engineering A280 (2000) p. 303310.
53. Механіка руйнування і міцність матеріалів: довідн. посібник / Під заг. ред. В.В. Панасюка. Т. 9: Міцність і довговічність авіаційних матеріалів та елементів конструкцій. Під ред. О.П. Осташа, В.М. Федірка. Львів: Сполом, 2007. 1068 с.
54 Металлургия и технология сварки титана и его сплавов / С.М. Гуревич, В.Н. Замков, В.Е. Блощук Киев: Наук. думка, 1986. 240 с.
55. Сірик З.О. Закономірності формування газонасичених шарів та їх вплив на механічні властивості титанових сплавів: дис. канд. техн. наук: 05.02.01-матеріалознавство / Фіз. мех. інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України. Львів, 1997. 126 с.
56 Технология термической обработки цветных металлов и сплавов / Б.А. Колачев, Р.М. Габидуллин, Ю.В. Пигузов. М.: Металлургия, 1980. 280 с.
57. Оцінка експлуатаційної придатності виробів з титанових сплавів різних структурних класів з газонасиченими шарами / В.М. Федірко, А.Т. Пічугін, О.Г. Лук’яненко, З.О. Сірик // Фіз.-хім. механіка матеріалів. 1996. т. 32, № 6. С. 49-54.
58. Откольная прочность титановых сплавов / А.К. Диваков, Ю.И. Мещеряков, Н.И. Жигачева и др. // Физическая мезомехика. 2009. Том 12, № 6. C. 41-47.
59. Ebrahim A.R. Еffect of thermal oxidation process on fatigue behavior of Ti-4Al-2V alloy / A.R. Ebrahimi, F. Zarei, R.A. Khosroshahi // Surface and сoatings technology. 2008. Vol. 203. Р. 199-204.
60. Fukai H. The Effects of the oxygen-enriched surface layer on mechanical properties of α+β type titanium alloys / Hideaki Fukai, Hiroshi Iiuzumi // International Science and Investigation journal. 2005. Vol. 45, No. 1. P. 133-141.
61 Витривалість титанового сплаву ВТ1-0 після термодифузійного поверхневого зміцнення / Пічугін А.Т., Федірко В.М., Лук’яненко О.Г., Онуферко В.С. // Фіз.-хім. механіка матеріалів. 2005. т. 41, № 3. С. 119122.
127
62. Повышение усталостных свойств α- и псевдо-α-сплавов титана регламентированным твердорастворным упрочнением поверхностных слоев метала / Федирко В.Н., Пичугин А.Т., Эйлон Д., Лукьяненко А.Г. // Ti-2005 в СНГ. Сборник трудов международной конференции (22-25 мая 2005 г., г. Киев). К.: РИО ИМФ им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, 2005. С. 3642.
63. Технология производства титановых самолетных конструкций / А.Г. Братухин, Б.А. Колачев, В.В. Садков и др. М.: Машиностроение, 1995. 448 с.
64. Лясоцкая В.С. Термическая обработка сварных соединений титановых сплавов / В.С. Лясоцкая. М.: Экомет, 2003. 352 с.
65. Грабин В.Ф. Основы металловедения и термической обработки сварных соединений из титановых сплавов / В.Ф. Грабин. Киев: Наук. думка. 1975. 263 с.
66 Сварные соединения титановых сплавов / В.Н. Моисеев, Ф.Р. Куликов, Ю.П. Кириллов и др. М.: Металлургия, 1978. 248 с.
67. Шоршоров М.Х. Металловедение сварки стали и сплавов титана / М.Х. Шоршоров // М.: Наука, 1966. 336 с.
68. Земзин В.Н. Термическая обработка и свойства сварных соединений / В.Н Земзин, Р.З. Шрон. Ленинград: Машиностроение. 1978. 367 с.
69. Солонина О.П. Повышение усталостной прочности и свойств деталей из титановых сплавов / О.П. Солонина, О.А. Никишов // Структура и свойства титановых сплавов. М.: ВИАМ, 1972. С. 38-42.
70. Трещиностойкость титановых сплавов / Б.А. Дроздовский, Ю.В. Проходцева, Н.И. Новосильцева М.: Металлургия, 1983. 192 c.
71. Кравчук В.С. Сопротивление деформированию и разрушению поверхностно-упрочненных деталей машин и элементов конструкций / В.С. Кравчук, Ю.А. Айаш, А.В. Кравчук // Монографія. Одеса: Астропринт, 2000. 160 с.
128
72. Coddet C. La corrosion seche a houte temperature, processue diffusionnels at properties mecaniques / Cas des alliaged a base titane: these doct. Univ. et Med. Inst. Politechn. Grenoble, 1977. 236 p.
73. Конева Н.А. Классификация, эволюция и самоорганизация дислокационных структур в металлах и сплавах / Соросовский образовательный журнал // 1996. № 6. С. 99107.
74. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов / Р. Хоникомб. - М.: Мир, 1972. 408 с.
75. Патент РФ № 2365671, МПК5 C23C8/24. Способ упрочнение титановых сплавов в газовой среде / А.В. Пешков, Д.Н. Балбеков, А.Б. Булков, В.Ф. Селиванов, Л.В. Усачева // Патентообладатель Государст. образоват. учрежд. высш. професс. образов. ―Воронежский государст. технич. ун-т‖. №2007145303/02; заявл. 06.12.07; опубл. 27.08.08.
76. WIPO Patent Application WO-A-2004/007788, International Classes (IPC1-7) C23C8/12; C23C8/10. Method of case hardening titanium and zirconium alloys / Paul F. Stratton, John B. Boodey // The patent owner Paul F. Stratton, John B. Boodey. № PCT/GB2003/003077 Application for patent July 14, 2003 / Issued patent January 22, 2004.
77. Patent USA №2006/0099435A1. Method of case hardening titanium and zirconium alloys / P. Stratton Francis, John B. Boodey // assignee the BOC group; Date of patent Apr. 24, 2007.
78. ГОСТ 19300-86. Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом. Профилографы-профилометры контактные. Типы и основные параметры. Введ. 1987-07-01. М.: Изд-во стандартов, 1986. 10 с.
79. ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики. Введ. 1975-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1973. 6 c.
80. ГОСТ 1497-84. Методы испытаний на растяжение Введ. 1984-07-16. М.: Издательство стандартов, 1993 22 c.
81. Максимович Г.Г. Микромеханические исследования свойств металлов и сплавов / Г.Г. Максимович. К.: Наук. думка, 1974. 244 с
129
82 DIN 50113. Testing of metals; rotating bar bending fatigue test. Datum des Inkrafttretens: 01.03.1982. Deutsches Institut Fur Normung E.V. German National Standard, 1982. 4 p.
83. Физика. Обработка результатов измерений и составление отчета: Метод. указ. / Сост. В.И. Барсуков. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. 32 с.
84. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механи-ческих испытаний: Справочник, 2-е издание, исправленное и дополненное / М. Н. Степнов, А. В. Шаврин. М.: Машиностроение, 2005. 399 с.
85 Конева Н.А. Физика прочности металлов и сплавов / Н.А Конева // Соросовский образовательный Журнал. 1997. № 7. С. 95-102.
86. Иванова В.С. Природа усталости металлов / В.С. Иванова, В.Ф. Терентьев. М.: Металлургия, 1975. 456 с.
87. Frost H. J. Deformation Mechanism map: the plasticity and creep of metals and ceramics / H. J. Frost and M. F. Ashby. Oxford-New York-Toronto-Sydney-Paris-Frankfurt: Pergamon Press, 1982. 166 p.
88. Новиков И.И. Дефекты кристаллического строения металлов / И.И. Новиков. М.: Металлургия, 1975. 208 с.
89. Ибатуллин И.Д. Кинетика усталостной повреждаемости и разрушения поверхностных слоев: монография / И.Д. Ибатуллин. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2008. 387 с.
90. Скотникова М.А. Практическая электронная микроскопия в машиностроении / М.А. Скотникова, М.А. Мартынов. СПб: Изд-во ПИМаш, 2005. 92 с.
91. Vydehi A.J. Titanium alloys: an atlas of structures and fracture features / A.J. Vydehi. Taylor & Francis Group CRC Press, 2006. 248 p.
93. Физические основы прочности тугоплавких металлов / В.И. Трефилов, Ю.В. Мильман, С.А. Фирстов. К.: Наук. думка, 1975. 118 c.
94. Козлов Э.В. Зеренная структура, геометрически необходимые дислокации и частицы вторых фаз в поликристаллах микро- и мезоуровня / Э.В. Козлов, Н.А Конева, Н.А. Попова // Физическая мезомеханика. 2009. 12,
130
№ 4. С. 93-106.
95. Корнилов И.И. Взаимодействие тугоплавких металлов переходных групп с кислородом / И.И Корнилов, В.В Глазова. М.: Наука, 1967. 256 с.105.
96 Термическая обработка титановых и алюминиевых сплавов в вакууме и инертных средах / Г.Г. Максимович, В.Н. Федирко, Я.И. Спектор, А.Т. Пичугин. К.: Наук. думка, 1987. 184 с.
97. Крупин А.В. Прокатка металлов в вакууме / А.В. Крупин. М.: Металлургия, 1974. 248 с.
98. Titanium a technical guide / Written or compiled by сonsulting editor Matthew J. Donachie, Jr The Hartford Graduate Center, 469 р.
99 Назимов О.П. Водород в сварных соединениях из титановых сплавов / О.П. Назимов. // Сплавы титана с особыми свойствами. М.: Наука, 1982. 119 с.
100. Колачев Б.А. Водородная хрупкость титана и его сплавов / Б.А. Колачев // Титан. Металловедение и технология. М.: ВИЛС. 1977. Т.1 С.443-448.
101. Колачев Б.А. Водородная хрупкость цветных металлов / Б.А. Колачев. М.: Металлургия, 1966. 256 с.
102. Глазунов С.Г. Титановые сплавы. Конструкционные титановые сплавы / С.Г Глазунов, В.Н. Моисеев М.: Металлургия, 1974. 368 с.
103. Борисова Е.А Влияние состояния поверхности деталей из титановых сплавов на их работоспособность после отжига в различных средах / Е.А Борисова, И.И Шашенкова, М.В. Захарова // Металловедение и терм. обраб. металлов. 1986. № 8. С. 34.
104. Травление титана и его сплавов / В.В. Усова, Т.П. Плотникова, С.А. Кушакевич. М.: Металлургия. 1984. 128 с.
105. Сулима А.М. Качество поверхностного слоя и усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов / А.М. Сулима, М.И. Евстигниев. М.: Машиностроение: 1974. - 256 с.
106. Колачев Б.А. Физические основы разрушения титана / Б.А. Колачев, A.В Мальков. М.: Металлургия, 1983. 160 с.