Исследование заэвтектоидных сплавов Ti6Al4V-Cu, полученных методом электронно-лучевого аддитивного производства
Исследование заэвтектоидных сплавов Ti6Al4V-Cu, полученных методом электронно-лучевого аддитивного производства
Коллектив сотрудников лаборатории структурного дизайна перспективных материалов, лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях и лаборатории физики упрочнения поверхности Института физики прочности и материаловедения СО РАН исследовал влияние содержания Cu (15 вес.%, 19 вес.% и 25 вес.%) на формирование зеренной структуры, фаз и механические свойства сплавов Ti6Al4V-Cu, полученных методом двухпроволочного электронно-лучевого аддитивного производства (ЭЛАП).
Экспериментально установлено, что в сплавах Ti6Al4V-Cu с содержанием меди 15 и 19 вес.% формируются полностью равноосные зерна. Микроструктура данных сплавов представлена α(α´)-Ti и вторичным эвтектоидом Ti2Cu игольчатой структуры. Микроструктура сплава Ti6Al4V-Cu с содержанием 25 вес.% Cu содержит эвтектоидные зерна Ti2Cu различной морфологии среди крупных первичных зерен Ti2Cu.
Наилучшие результаты в испытаниях на растяжение получены на образцах Ti6Al4V-15Cu, отрезанных от нижней части стенки. Образцы, отрезанные от верхней части стенки, характеризовались хрупким разрушением при ~1100 МПа. Вязкий характер разрушения при растяжении наблюдался также на образцах Ti6Al4V-19Cu, однако их показатели прочности были ниже, чем у образцов Ti6Al4V-15Cu при практически такой же пластичности.
Изучены трибологические характеристики образцов Ti6Al4V-15Cu, Ti6Al4V-19Cu и Ti6Al4V-25Cu было показано, что скорости их изнашивания по контртелу из закалённой стали ШХ15, были меньше чем для аддитивно изготовленного Ti6Al4V. На поверхностях изнашивания всех образцов присутствовали участки трибологического слоя, состоящие из сильно окисленных частиц износа, оксида железа, оксида алюминия, а также α(α´)-Ti и Ti2Cu. Увеличение количества меди (Ti6Al4V-25Cu) и, следовательно, количества и размера частиц интерметаллидов приводило к охрупчиванию и образованию крупных плоских частиц износа.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0012. Результаты исследования опубликованы в журнале Metals and Materials International (Q1).
Источник: ИФПМ СО РАН.
