Закономерности объемного наноструктурирования сплавов на основе железа и урана за счет фазовых превращений и их использование для улучшения физико-механических свойств

Объект исследования: стали с эффектом памяти формы 0,30C - 14Cr - 15Mn - 4Si - 3Ni - 1V (30Х14Г15C₄Н₃Ф1) и 0,30C - 14Cr - 15Mn - 4Si - 3Ni (30Х14Г15C₄Н₃); β-титановый сплав ТС₆ (Ti - 10,5Cr - 7V - 4Mo - 3Al - 1Zr); сплав урана с кремнием и железом, сплав Fe - 32Ni. Цель: выяснить влияние дополнительного легирования и режимов обработки на структуру и обратимую деформацию нержавеющих сталей с эффектом памяти формы, а также наноструктурировать сплав Fe - 32Ni. в результате α→γ превращения, диспергировать структуру уранового сплава и жаропрочных сплавов ЛН-1 (Nb - 10W - 5Mo - 1,5Zr - 0,15C) и ТС₆(Ti - 10,5Cr - 7V - 4Mo - 3Al - 1Zr) за счет термической и термомеханической обработок. Наибольшая величина обратимой деформации наблюдается в коррозионно-стойких Cr - Mn - Ni - Si - V сталях с эффектом памяти формы (ЭПФ), легированных 9% мас. хрома, 0,06 - 0,20% мас. углерода и 4 - 5% мас. кремния. Выяснена возможность увеличения обратимой деформации до 1,9% в нержавеющих сталях с эффектом памяти формы 0,30C - 14Cr - 15Mn - 4Si - 3Ni - 1V и 0,30C - 14Cr - 15Mn - 4Si - 3Ni за счет уменьшения концентрации хрома и углерода в аустенитной матрице в результате снижения температуры нагрева под закалку и увеличения времени дестабилизирующего карбидного старения. Определено влияние различных термических обработок на микроструктуру и механические свойства сплава ЛН-1 (Nb -10W - 5Mo - 1,5Zr - 0,15C), используемого для изготовления жаропрочных пружин. Выбран температурный режим, при котором в сплаве реализуется достаточно высокий уровень пластичности, необходимый для последующей деформации. Структурные исследования выявили формирование мелкодисперсных ниобий-циркониевых карбидов в матрице в процессе термомеханического упрочнения с использованием предварительного отжига.Показано, что в β -Ti сплаве ТС₆(Ti - 10,5Cr - 7V - 4Mo - 3Al - 1Zr) в результате скоростной закалки от температуры рекристаллизации (800°С) и холодной деформации (ε=24%) формируется вытянутая ячеисто-полосовая структура с размерами ячеек 200×400 нм и высокой плотностью дислокаций (порядка 5•10¹⁰см⁻²) по границам ячеек. В процессе последующего старения при 450°С происходит распад β-фазы с гетерогенным выделением (на дислокациях) пластин α-фазы толщиной 10 - 30 нм и длиной 50 - 100 нм. Малые размеры и высокая плотность α-кристаллов (5•10¹⁵см⁻³) обеспечивают существенное повышение прочностных характеристик сплава (σв≥1550 МПа, σ0,2≥1500 МПа, σпц≥1450 МПа) при сохранении удовлетворительных пластических свойств (δ ≥ 4%, ψ ≥ 20%).