Вплив легування на структуру та властивості евтектичних та доевтектичних титан-боридних і титан-силіцидо-боридних сплавів
| dc.contributor.author | Циганенко, Наталія Іванівна | |
| dc.contributor.degreedepartment | - | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | - | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича Національна академя наук України | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-11-12T13:46:18Z | |
| dc.date.available | 2015-11-12T13:46:18Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Thesis for the Ph. D. degree in speciality 05.16.01 – metal science and heat treatment of metals. – National Technical University of Ukraine the "Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2015. The thesis is devoted to problems of development of new titanium-matrix composites with boride and silicide-boride reinforcements, which are promising for applications as a heat-resistant material and wear-resistant and heat-resistant coating. Systematic studies were carried out for the first time, and the influence of boron content on microstructure and properties of alloys Ti−6Al + 0÷2 wt.% В and Ti−6Al−4V + 0÷2,5 wt.% В were ascertained. The structure and properties of alloys, the matrix compositions of those correspond to the high-temperature industrial Ti materials, are examined. Systematic studies of the effect of alloying additions of the p-elements (Al, Si, Ge, Sn) and d-metals (V, Nb, Zr) on the structure and properties of eutectic (hypoeutectic) alloys in the two-phase (Ti) + (TiB) and threephase adjacent regions of ternary systems Ti–B–X (where X is Al, Si, Ge, Sn, V or Nb); as well as twophase (Ti) + (TiB) alloys of quaternary Ti–Al–B–X systems (where X is Si, Ge, Sn, Zr, V or Nb) at Al content of 10 at. % were performed for the first time. A ternary phase Ti6Ge2B and three-phase eutectic (Ti) + Ti6Ge2B + (Ti5Ge3) with highly dispersed structure, which is promising for the development of new materials, were firstly found in the Ti–Ge–B system. Systematic studies of the effect of alloying with Al, Sn and Zr on the structure and properties of alloys based on the three-phase eutectic (Ti) + Ti6Si2B + (Ti5Si3) were executed for the first time. Relationships between structure and properties of alloys based on titanium-boride two-phase and titanium-silicide-boride three-phase eutectics were established. The titanium-silicide-boride alloys with high level of heat-resistance were obtained in the present work. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.01 – металловедение и термическая обработка металлов. – Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2015. Диссертация посвящена проблемам разработки новых титаноматричных композитов с боридным и силицидо-боридным упрочнением с высоким уровнем жаропрочности. Сплавы электродуговой и электронно-лучевой гарниссажной плавок исследованы рентгеновским фазовым анализом, оптической и сканирующей электронной микроскопией с локальным рентгеноспектральным анализом. Были проведены дифференциальный термический анализ, пирометрические измерения температур начала плавления сплавов методом Пиранильтертума, измерения твердости по Виккерсу и тестирования на сжатие в интервале температур от комнатной до 800–900 °С, измерения трещиностойкости, микротвердости и тестирование на трех- и четырехточечный изгиб при комнатной температуре. В работе впервые систематически исследовано и определено влияние содержания бора на структуру и свойства сплавов Ti−6 Al + 0–2% (мас.) В и Ti−6 Al−4 V + 0–2,5% (мас.) В. Исследована структура и свойства сплавов, состав матрицы которых соответствует составам промышленных жаропрочных титановых материалов. Впервые проведено систематическое исследование влияния легирующих добавок р-элементов (Al, Si, Ge и Sn) и d-металлов (V, Nb и Zr) на структуру и физико-механические свойства эвтектических (доэвтектических) сплавов в двухфазных (Ti) + (TiB) и в смежных трехфазных областях тройных систем Ti−B−Х (где Х – Al, Si, Ge, Sn, V, Nb); на структуру и свойства двухфазных (Ті) + (ТіВ) сплавов четырехкомпонентных систем Ti−Al−B−Х (где Х – Si, Ge, Sn, Zr, V и Nb) при содержании алюминия 10% (ат.). Установлена взаимосвязь между структурой и свойствами сплавов на основе двухфазной титан-боридной эвтектики. Впервые показано, что содержание бора на уровне его растворимости в титановой матрице (Ti−6 Al и Ti−6 Al−4 V, % (мас.)) демонстрирует пластифицирующий эффект. Это свидетельствует о том, что бор, растворенный в металлической матрице титан-боридных композитов, не придает ей хрупкости (в этом преимущество борида титана как упрочняющей фазы). Впервые показано, что р-элементы алюминий, кремний, германий и олово практически не растворяются в бориде титан-боридных сплавов, а d-элементы цирконий, ванадий и ниобий соразмерно перераспределяются между фазами на основе титана и борида, причем, все исследованные легирующие добавки существенно не влияют на структуру двухфазной эвтектики (Ti) + (TiB). Впервые определено влияние каждой из легирующих добавок на твердость и прочность сплавов на основе титан-боридной двухфазной эвтектики в интервале температур от комнатной до 800–900 °С. Выявлено, что исследованные р-элементы повышают это свойство при всех те- мпературах, а d-металлы и боридное упрочнение действуют только до температуры начала резкого разупрочнения. Впервые исследовано влияние легирования на температуру начала резкого разупрочнения, которая часто определяет верхнюю температуру эксплуатации материала. Показано, что эта температура определяется исключительно составом титановой матрицы титаноматричных in situ композитов. На нее практически не влияет боридное упрочнение, а каждая из легирующих добавок вносит свой вклад: р-элементы (Al, Si, Ge, Sn) повышают ее на 100–150 °С, цирконий ее практически не меняет, а ванадий и ниобий снижают до минимальных значений (~440 и ~550 °С для тройных и четырекомпонентных сплавов, соответственно) при содержании этих элементов 15–20% (ат.). В системе Ti–Ge–B впервые найдено тернарную фазу Ti6Ge2B и трехфазную эвтектику (Ti) + Ti6Ge2B + (Ti5Ge3), которая имеет высокодисперсную структуру и перспективна для разработки новых материалов. Исследована взаимосвязь между составом, структурой и свойствами сплавов системы Ti–Si–B. Впервые определены интервалы оптимального легирования сплавов на основе трехфазной эвтектики (Ti) + Ti6Si2B + (Ti5Si3) алюминием, оловом и цирконием. Разработаны режимы получения силицидо-боридных сплавов в условиях, приближенных к промышленным, с использованием электронно-лучевой гарниссажной плавки с электромагнитным перемешиванием расплава, которая обеспечила высокую однородность слитков с низким уровнем дефектов (усадочная раковина отсутствует, наличие небольшого количества пор диаметром 1–2 мм). Показано, что полученные титан-силицидо-боридные сплавы пригодны для изготовления отливок по традиционной технологии. Установлено, что термомеханическая обработка – перспективный путь для повышения уровня пластичности титан-силицидо-боридных сплавов при сохранении высокого уровня их жаропрочности. Выявленные в работе области составов сплавов, в которых реализуется дисперсная структура двухфазной титан-боридной эвтектики и супердисперсная структура трехфазной титан-силицидо-боридной эвтектики, и полученные данные о влиянии легирующих добавок и термомеханической обработки открывают путь научно обоснованного выбора легирования для оптимизации механических свойств (прочности, жаропрочности и пластичности) и повышения рабочих температур титановых in situ композитов на ~100 °С. Получены многокомпонентные сплавы на основе титана с силицидо-боридным упрочнением с высоким уровнем жаропрочности (887 и 572 МПа при 700 и 800 °С, соответственно), которые перспективны для применения как жаропрочный материал и износостойкие жаропрочные покрытия. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01 – металознавство та термічна обробка металів. – Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2015. Дисертація присв’ячена проблемам розробки нових титаноматричних композитів з боридним та силіцидо-боридним зміцненням, перспективних для застосування як жароміцний матеріал і зносостійкі жароміцні покриття. У роботі вперше проведено систематичне дослідження і визначено вплив вмісту бору на структуру та властивості сплавів Ti−6 Al + 0–2% (мас.) В та Ti−6 Al−4 V + 0–2,5% (мас.) В. Досліджено структуру та властивості сплавів, склад матриці яких відповідає складам промислових жароміцних титанових матеріалів. Вперше систематично досліджено вплив легуючих добавок р-елементів (Al, Si Ge, Sn) і d-металів (V, Nb, Zr) на структуру та фізико-механічні властивості евтектичних (доевтектичних) сплавів у двофазних (Ті) + (ТіВ) та у суміжних трифазних областях потрійних систем Ti−B−Х (де Х – Al, Si, Ge, Sn, V, Nb); на структуру та властивості двофазних (Ті) + (ТіВ) сплавів чотирикомпонентних систем Ti−Al−B−Х (де Х – Si, Ge, Sn, Zr, V, Nb) при вмісті алюмінію 10% (ат.). У системі Ti−Ge−B вперше знайдено тернарну фазу Ti6Ge2B і трифазну евтектику (Ti) + Ti6Ge2B + (Ti5Ge3), яка має високодисперсну структуру і перспективна для розробки нових матеріалів. Вперше систематично досліджено вплив легування алюмінієм, оловом і цирконієм на структуру та властивості сплавів на основі трифазної евтектики (Ti) + Ti6Si2B + (Ti5Si3). Встановлено взаємозв’язок між структурою та властивостями сплавів на основі двофазної титан-боридної та трифазної титан-силіцидо-боридної евтектик. Отримано титан-силіцидо- боридні сплави з високим рівнем жароміцності. | uk |
| dc.format.page | 27 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/13818 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 620.187:620.1 | uk |
| dc.title | Вплив легування на структуру та властивості евтектичних та доевтектичних титан-боридних і титан-силіцидо-боридних сплавів | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.16.01 – металознавство та термічна обробка металів | uk |