Підвищення експлуатаційних властивостей виробів з титану ВТ1-0 формуванням субмікрокристалічної структури гвинтовою екструзіЄЮ : Повышение эксплуатационных свойств изделий из титана ВТ1-0 формированием субмикрокристаллической структуры винтовой экструзии



  • Название:
  • Підвищення експлуатаційних властивостей виробів з титану ВТ1-0 формуванням субмікрокристалічної структури гвинтовою екструзіЄЮ
  • Альтернативное название:
  • Повышение эксплуатационных свойств изделий из титана ВТ1-0 формированием субмикрокристаллической структуры винтовой экструзии
  • Кол-во страниц:
  • 164
  • ВУЗ:
  • Запорізький національний технічний університет
  • Год защиты:
  • 2013
  • Краткое описание:
  • Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України
    Запорізький національний технічний університет


    На правах рукопису



    Ткач Дар’я Володимирівна

    УДК 669.295: 620.18:620.17


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

    Спеціальність: 05.16.01 ‑ Металознавство та термічна обробка металів

    Дисертація на здобуття наукового ступеня
    кандидата технічних наук


    Науковий керівник:
    Грешта Віктор Леонідович
    кандидат технічних наук, доцент



    Запоріжжя 2013 ЗМІСТ





    Вступ. 4
    Розділ 1 Перспективи підвищення експлуатаційної надійності виробів при їх виготовленні методом інтенсивної пластичної деформації 12
    1.1 Аналіз особливостей структурних змін металевих матеріалів при використанні різних методів інтенсивної пластичної деформації 12
    1.2 Механізми інтенсивної пластичної деформації металів і сплавів в залежності від їх кристалічної природи. 19
    1.3 Вплив характеру зеренної структури на механічні властивості матеріалів. 27
    1.4 Вплив термічної обробки на властивості сплавів отриманих інтенсивною пластичною деформацією.. 33
    1.5 Методи прискореної оцінки витривалості виробів в умовах циклічних навантажень. 35
    1.6 Висновки. 42
    Розділ 2 Матеріал та методи дослідження. 44
    2.1 Матеріал дослідження. 44
    2.2 Методика дослідження. 47
    2.2.1 Дослідження мікроструктури. 47
    2.2.2 Вивчення фрактограм. 48
    2.2.3 Електронна мікроскопія. 48
    2.2.4 Рентгеноструктурний аналіз. 49
    2.2.5 Випробування на розтяг. 52
    2.2.6 Оцінка демпфувальної здатності 53
    2.2.7 Визначення довговічності при малоцикловому навантаженні 54
    2.2.8 Дослідження зразків в умовах багатоциклового навантаження. 54
    2.2.9 Статистична обробка експериментальних даних. 58
    Розділ 3 Дослідження впливу деформаційної і термічної обробки на кристалічну структуру та механічні властивості субмікрокристалічного титану ВТ1-0. 60
    3.1 Трансформація кристалічної структури титану ВТ1-0 в процесі гвинтової екструзії 60
    3.2 Аналіз впливу структурних факторів на механічні властивості титану ВТ1-0 після гвинтової екструзії 73
    3.3 Вивчення характеру розвитку рекристалізаційних процесів в деформованому титані ВТ1-0. 83
    3.4 Дослідження особливостей кристалографічної текстури субмікрокристалічного титану в деформованому та термообробленому стані 92
    3.5 Висновки. 97
    Розділ 4 Вивчення особливостей поведінки субмікрокристалічного титану під дією експлуатаційних навантажень. 100
    4.1 Вплив структурного стану на демпфувальну здатність. 100
    4.2 Оцінка впливу гвинтової екструзії на довговічність при малоцикловому навантаженні 105
    4.3 Аналіз поведінки субмікрокристалічного титану при багатоцикловому навантаженні 109
    4.4 Висновки. 117
    Розділ 5 Оцінка експлуатаційної довговічності виробів з титану ВТ1-0 з субмікрокристалічною структурою.. 119
    5.1 Розробка теоретичної моделі довговічності виробів з титану ВТ1-0. 119
    5.2 Побудова повної кривої втоми титанових сплавів в субмікрокристалічному стані 128
    5.2.1 Математичне моделювання процесу втомного руйнування металевих матеріалів. 128
    5.2.2 Отримання повної кривої втоми. 135
    5.3 Висновки.
  • Список литературы:
  • 1. Встановлено, що інтенсивна пластична деформація методом гвинтової екструзії дозволяє отримати субмікрокристалічну структуру з середнім розміром зерен 250 нм. Отримана структура має переважно великокутові границі поділу, що є результатом реалізації циклічного процесу формування складної дислокаційної структури та фрагментації кристалітів.
    2. Показано, що в процесі гвинтової екструзії формується неоднорідна за перерізом структура з різною формою структурних складових, внаслідок особливостей плину металу в центрі та на периферії заготовки, що в подальшому буде впливати на однорідність властивостей в об’ємі отриманого матеріалу.
    3. Встановлено, що найбільш рівномірний розподіл механічних властивостей за перерізом заготовки та високі значення границі плинності (600МПа) і границі міцності (630МПа) забезпечуються після 5 циклів гвинтової екструзії у зв’язку з формуванням достатньо однорідної зеренної структури субмікронного рівня.
    4. Виявлено немонотонний характер зміни пластичності залежно від кількості циклів деформації. Різке зниження пластичності на етапі перших трьох циклів деформації відбувалося внаслідок інтенсивного накопичення наклепу. Певне зростання пластичності на 46-му циклах деформації обумовлене розвитком процесу фрагментації зеренної структури і формуванням менш дефектних кристалітів.
    5. Визначена температура початку рекристалізації (=385 °С), що дозволило запропонувати режим термічної обробки при t=300 °С протягом 1години, який сприяє зменшенню мікронапружень II роду, сформованих гвинтовою екструзією.
    6. Рентгенографічним аналізом встановлено, що гвинтова екструзія приводить до формування аксіальної текстури, яка характеризується наявністю переважно базисної компоненти (0001), що обумовлює анізотропію в розподілі властивостей титану ВТ1-0 і дозволяє формувати прогнозований комплекс властивостей при виготовленні виробів, залежно від схеми вирізання із заготовки.
    7. Встановлено факт зменшення міжатомних відстаней у базисних площинах елементарної комірки титану ВТ1-0 при інтенсивній пластичній деформації (литий зразок а=0,29473 нм, після 5 циклів ІПД а=0,29393 нм), що може бути наслідком значного насичення внутрішнього об’єму кристалітів вакансіями.
    8. Формування ультрадрібнозеренної структури підвищує опір технічно чистого титану циклічним навантаженням і дозволяє виготовляти елементи конструкцій, які працюють при більш високих значеннях знакозмінних навантажень та ресурсах напрацювання, що пов’язано зі зростанням величини розсіювання внутрішньої енергії під час циклічних навантажень, внаслідок збільшення поверхні границь зерен при подрібненні кристалітів.
    9. Використання методу кінцевих елементів та моделей визначення довговічності виробів дозволило встановити, що титан ВТ1-0 в субмікрокристалічному стані відповідає умовам необхідної міцності і може бути використаний при виробництві навантажених елементів ендопротезів, оскільки запаси втомної і короткочасної міцності відповідають допустимим значенням.
    10. Розроблена модель втомного руйнування металів і сплавів дозволила отримати методику побудови повної кривої втоми на підставі обмеженого числа експериментів. Перевагою цієї методики є можливість прогнозування довговічності досліджених зразків у гігацикловій області напрацювання.






    / О.П.Солонина, С.Г.Глазунов. ‑ М.: Металлургия, 1976. ‑ 448с.
    / И.С. Полькин // Титан-2006 в СНГ: Международная конференция. Россия, г. Суздаль 21-24 мая 2006 г.: сб. трудов.— К.: Наук. думка, 2006. ‑ С. 26-31.
    [Чечулин Б.Б., С.С.Ушков, И.Н. Разуваева, В.Н. Гольдфайн]. Л.: Машиностроение, 1977. 248с.
    . Багрійчук // Вісник двигунобудування. 2009. № 1. С. 139142.
    / Томашов Н.Д. М.: Металлургия, 1985. 80 с.
    справочное издание / Рускол Ю.С. М.: Химия, 1989. 288 с.
    [Шеленков Г.М., Блащук В.Е., Мелехов Р.К. и др.]. К.: Техніка, 1984. 120 с.
    «ХПІ», 2010. Вип. 5. С. 190208

    Дорожков // Ученые записки ЗабГГПУ. ‑ 2011. - №3. С. 85-92.
    К вопросу эндопротезирования тазобедренного сустава / А.П.Маслов // ОТП. ‑ 2008. №2. С.10-14.
    Танькут // Международный медицинский журнал. ‑ 2009. №1. С.70-74.
    ‑ 1997. V.4, №5. P.110-115
    ‑ Мотор Сич»: рекламный буклет [Електронний ресурс] // Режим доступу до буклету: http://multiflex.com.ua/categories/view/77
    ‑ С.86.
    / В.А.Кривоухов, А.Д. Чубаров. М.: Машиностроение, 1970. 180 с.
    / М.К.Смыслова, А.Н. Исабердин // Вестник УГАТУ. ‑ 2006. Т. 7, № 1 (14). С.103-109.
    Бутаров // Титан. ‑ 1995. ‑ № 1-2. Режим доступу до журн.: http://www.titanmet.ru/literatura/1995-1-2-2.html.
    / M. Long, H.J. Rack // Biomaterials. 1998. V. 19. ‑ P. 1621-1639.

    T. 1, № 1-2. С. 208-216.
    .
    Лякишев, М.И. Алымов // Российские нанотехнологии. ‑ 2006. Т. 1, № 1-2. С. 71-81.
    Валиев, Д.В. Гундеров, М.Ю. Мурашкин [и др.] // Вестник УГАТУ. ‑ 2006. Т. 7, № 3 (16). С. 23-34.
    Ремпель. ‑ М.: Физматлит, 2000. ‑ 223 c.



    Сафаров, А.В. Корзников [и др.] // Письма о материалах. ‑ 2012. Т.2., Вып. 3. С. 117-120.
    Жеребцов, Р.М. Галлеев, О.Р. Валихметов [и др.] // Кузнечно-штамповое производство. ‑ 1999. ‑ №7. ‑ С 17-22.
    Галлеев [и др.]// Физикохимия ультрадисперсных систем: сборник научных трудов конференции. ‑ Екатеринбург, 2001. ‑ С. 189-194.
    2004. V. 51. ‑ C. 1147-1151.
    Жеребцов, С.П. Малышева [и др.]// Перспективные материалы. ‑ 2009. ‑ Специальный выпуск (7), июнь. ‑ С. 280-285.
    .
    Sci. Eng. 2004. ‑ A 387-389. ‑ Р. 805-808.
    Ti-6Al-4V, успользуя равноканальное угловое прессование и последующую пластичекую деформацию / Саитова Л.Р., Семенова И.П., Рааб Г.И. [и др.]// Физика и техника высоких давлений. 2004. Т. 14, №4. ‑ С.19-24.
    .

    // Физическая мезомеханика, 2004. - Т. 7, № Спец2. - С. 107-110.
    // Физика и техника высоких давлений. ‑ 2008. Т. 18, №4. ‑ С.87-95.
    // Физическая мезомеханика, ‑ 2006. ‑ Т. 9, № СпецВ. ‑ С. 129-132.
    .
    .
    // Вестник УГАТУ. ‑ 2006. Т. 7, № 3 (16). С. 42-51.
    // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. ‑ 2007. - № 4. С.89-93.
    // Физическая мезомеханика. ‑ 2010. ‑ Т. 13, № 4. ‑ С. 91-101.
    Nemoto [et al] // Acta Materialia. 1997. V.45, № 11. P. 4733-4741.

    50. The process of grain refinement in equal-cannel angular pressing / Y.Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto [et al] // Acta Materialia. 1998. V. 46, №9. P. 3317-3331.

    Круглов, Н.Д. Малыгин [и др.]// Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия: Физика твердого тела. ‑ 2004.‑ № 1. ‑С. 178-184.

    В.П. и др.]. Сверловск: УНЦ АН СССР, 1985. 32 с.
    Science des Matériaux. ‑ 1996. ‑ Vol.21. ‑ P. 369.
    . Структура и механические свойства углеродистых сталей, подвергнутых интенсивной пластической деформации кручением / А.А.Закирова, Р.Г. Зарипова, В.И. Семенов // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. ‑ 2008. ‑ Т. 11, №2. ‑ С. 123-130.
    , № 3. ‑ С. 95-103.
    ‑ 2009. Т.12, № 4. С. 93-106.
    Нохрин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002. Т. 68, № 1. С. 70-79.
    А.И. Лотков, Ю.Н. Коваль, В.Н. Гришков [и др.]// Электронная микроскопия и прочность материалов. Збірник наукових праць. ‑ 2009. Вып. 16. С. 154-162.
    ‑ 272 c.
    evolution in armko-iron due to severe plastic deformation / R.Z. Valiev, Yu.V. Ivanisenko, E.F. Rauch [et al] // Acta Materialia. 1997. ‑ V.44. P. 4705-4712.


    Исламгалиев, Р.З. Валиев // Физика металлов и металловедение. 1999. Т. 87, №3. С. 46-52.

    Высокоразрешающая электронная микроскопия нанокристаллических материалов / Р.З. Валиев, Р.Ш. Мусалимов // Физика металлов и металловедение. 1994. Т. 78. С. 114-121.
    Пашинская, Я.Е.Бейгельзимер, В.Н. Варюхин // Вопросы материаловедения. 2008. ‑ №2(54). С. 372-385.

    // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т. 9, № Спец.В. - С. 133-136.

    Макклинток, А. Аргон. ‑М.: Мир, 1970. ‑ 443 с.
    Черняева, В.М. Грицина // Вопросы атомной науки и техники. ‑ 2008. ‑ №2. С. 15-27.
    Печковский; Под ред. В.И. Трефилова К.: Наук. думка, 1989. 256 с.
    ‑ 2008. Т. 18, №4. С. 60-69.
    / Рыбин В.В. М.: Металлургия, 1986. 224 с.
    / В.В. Рыбин // Вопросы материаловедения. 2002. ‑ №1(29). С. 11-33.
    .
    .
    [et al] // Nanomaterials by Severe Plastic Deformation. Weinheim: Wiley-VCH, 2004. P. 381-386.
    , № 4. - С. 35-53.
    Фарбер// МиТОМ. 2002. ‑ №8. С. 3-12.
    .
    1.‑ С. 23-33
    .
    86. // Materials Physics and Mechanics. ‑ 2012. ‑ №15. ‑ 26-33.
    .
    Егорушкин // Физическая мезомеханика. - 2008. - Т. 11, № 5. - С. 5-16.
    .
    Т. 48, Вып. 4. С. 652-657.
    Попова [и др.]// Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4, № 5. С. 89-96.
  • Стоимость доставки:
  • 200.00 грн


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины