Эволюция структурно-фазового состояния ультрамелкозернистого титанового сплава ВТ8М-1 в условиях термического и деформационного воздействия

Проект нацелен на решение фундаментальной проблемы, связанной с изучением закономерностей структурно-фазовых изменений в ультрамелкозернистых (УМЗ) титановых сплавах и их механических свойств.В качестве материала исследования будет использован двухфазный титановый сплав ВТ8М-1. Сплав ВТ8М-1 был разработан и усовершенствован для изготовления дисков и лопаток компрессора низкого давления в качестве замены широко известного сплава ВТ6. Основные преимущества сплава ВТ8М-1 заключаются в повышенной прочности и жаростойкости, рабочий интервал температур сплава изменяется в пределах от 300 до 500С. Сегодня сплав ВТ8 и его модификации ВТ8-1 и ВТ8М-1 все более часто используют в качестве конструкционных материалов в авиационной промышленности. Необходимо отметить, что двухфазные сплавы ВТ6 и ВТ8М-1 заметно отличаются как по исходному фазовому составу, так и по механическому поведению в области теплой/горячей деформации. Так, например, ВТ8М-1 в исходном состоянии может содержать до 20% бета фазы, тогда как для ВТ6 это значение не превышает 10%. Различие фазового состава и легирующих элементов приводит к более высоким жаропрочным свойствам сплава ВТ8М-1 и соответственно более высоким напряжениям течения при деформации. Учитывая то, что в открытых литературных источниках имеются очень ограниченное количество данных о структурно-фазовых превращениях во время горячей/теплой деформационной обработки сплавов ВТ8, ВТ8-1 и ВТ8М-1, то постановка предлагаемых в данном проекте исследований обладает актуальностью и практической пользой.Известно, что дополнительного улучшения механических свойств и формуемости титановых сплавов можно добиться путем измельчения их структуры. С другой стороны, в цикле изготовления изделий, например, лопаток компрессора авиационного двигателя, предполагаются операции термической обработки и высокотемпературной высокоскоростной штамповки. УМЗ материалы отличаются повышенной плотностью дефектов и неравновесным состоянием границ, поэтому нагрев и/или горячая деформация сплавов будет сопровождаться процессами рекристаллизации. Результаты моделирования показывают, что, вследствие уникальных микроструктурных особенностей (морфологии, соотношения фазовых составляющих и текстуры), рекристаллизационное поведение УМЗ материалов отличается от классической картины, описанной уравнением Джонсона-Мела-Аврами-Колмогорова (ДМАК).В данной работе планируется проведение систематического анализа пластического течения и построение карт деформации и рекристаллизации УМЗ титанового сплава ВТ8М-1 в ходе теплой и горячей деформации. Подробный анализ результатов физического моделирования с привлечением современных методов исследования даст основания для определения закономерностей между кинетикой развития процессов рекристаллизации и структурным состоянием ультрамелкозернистого титанового сплава. В результате выполнения проекта путем сопоставления теоретических и экспериментальных результатов работ будут выявлены закономерности преобразования исходной и УМЗ структуры в циклах термической и деформационно-термической обработки, проанализированы механизмы деформации и механическое поведение сплава в условиях теплой и горячей деформации, имитирующих операцию штамповки лопаток компрессора. Будут установлены зависимости между структурно-фазовым состоянием и механическим поведением УМЗ сплава. Построены деформационные карты и карты рекристаллизации УМЗ сплава применительно для статических и динамических процессов, отражающие взаимосвязь размера зерен - температура - степень деформации.Авторы надеются, что полученные результаты будут способствовать решению фундаментальной задачи выявления связи между структурным состоянием материала и развитием в нем рекристаллизационных процессов.