Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2017
Идентификатор DOI: 10.22226/2410-3535-2017-3-266-271
Ключевые слова: structure, titanium alloy VT1-0, electron-beam treatment, High cycle fatigue, структура, титановый сплав ВТ1-0, электронно-пучковая обработка, многоцикловая усталость
Аннотация: Выполнено исследование поверхности разрушения и состояния дефектной субструктуры разрушенного при многоцикловой усталости титанового сплава ВТ1-0, подвергнутого предварительно облучению интенсивным импульсным электронным пучком (энергия электронов 16 кэВ; частота следования импульсов 0,3 с-1; длительность импульса пучка электронов 150 мкс; плотность энергии пучка электронов 30 Дж / см2; количество импульсов воздействия 3). Облучение электронным пучком привело к увеличению усталостной долговечности в среднем на 20 % относительно необлученных образцов. Установлено, что усталостный излом имеет многослойное строение и характеризуется наличием поверхностного слоя толщиной (20 - 25) мкм, промежуточного слоя толщиной (50 - 55) мкм и основного объема материала. В поверхностном слое можно выделить подслой, примыкающий к поверхности облучения, характеризующийся наличием микропор. Для сопоставления экспериментальных результатов с данными теоретических расчетов выполнено математическое решение задачи о нахождении температурного поля и установлено, что облучение титана сопровождается образованием тонкого (25,2 мкм) поверхностного слоя, образующегося в результате высокоскоростной кристаллизации расплава. Показано, что дефектная субструктура поверхностного слоя в образцах, разрушенных в результате усталостных испытаний, состоит из поликристаллической структуры на основе α -Ti; в объеме зерен наблюдается дислокационная субструктура, представленная хаотически распределенными дислокациями и дислокациями, формирующими сетки. Установлено, что структура образцов, облученных электронным пучком и разрушенных в результате усталостных испытаний, существенно отличается от структуры, выявленной в материале, не подвергнутом облучению: в объеме зерен поверхностного слоя толщиной 5 мкм обнаружена субзеренная структура. На большем удалении от поверхности облучения в слое толщиной (20 - 25) мкм в объеме зерен выявляется субструктура пластинчатого типа. Состояние пластинчатой структуры существенным образом зависит от расстояния от поверхности облучения электронным пучком: происходит переход от смешанной субзеренно-пластинчатой структуры к структуре пластинчатого типа. The present work is aimed to study the fracture surface and state of the defect substructure after high-cycle fatigue failure of titanium alloy VT1-0 preliminarily subjected to an intense pulsed electron beam irradiation with an electron energy 16 keV, pulse rate 0.3 s-1, pulse duration 150 μs, beam energy flux density 30 J / cm2 and the number of pulses 3. Electron beam irradiation led to an enhancement of the fatigue life by 20 % on average with respect to that of unirradiated samples. It has been established that the fatigue fracture has a multilayered character and is characterized by the presence of a surface layer of 20 to 25 μm thickness, an intermediate layer of 50 - 55 μm thickness and the bulk of the material. In the surface layer, a sublayer characterized by the presence of micropores adjacent to the irradiation surface can be distinguished. In order to compare with experimental results, the temperature field has been theoretically calculated. The analysis has shown that irradiation of titanium is accompanied by the formation of a relatively thin (about 25 μm) surface layer, which is formed as a result of rapid crystallization. It is shown that the defect substructure of the surface layer in samples failed by fatigue tests consists of a polycrystalline structure based on α -Ti; in the volume of grains, a dislocation substructure is observed, represented by randomly distributed dislocations or dislocations forming networks. It is established that the structure of samples irradiated by electron beam and failed by fatigue tests significantly differs from the structure revealed in unirradiated titanium samples by a subgrain structure in the volumes of grains in a surface layer with the thickness of 5 μm. On a larger distance from irradiated surface (about 20 to 25 μm), a plate-like substructure is observed in the grains. The state of plate-like structure essentially depends on a distance from the irradiated surface. Namely, a transition from a mixed subgrain and plate-like structure to the plate-like one occurs.
Журнал: Письма о материалах
Выпуск журнала: Т. 7, № 3
Номера страниц: 266-271
ISSN журнала: 22185046
Место издания: Уфа
Издатель: Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук