ДЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ НА ПОЛЗУЧЕСТЬ ТИТАНОВОГО СПЛАВА

Автор: Валентин Викторович Терауд

Организация: НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова

Cреди открытых российских изданий практически не представлены работы, изучающие шейку и/или отражающие критериальный подход для определения момента локализации деформаций. Имеется лишь небольшое количество несистематизированных работ. В зарубежных публикациях имеется достаточно много работ, посвященных изучению образования шейки в материале и поиску критериев для описания момента локализации деформаций. Среди этих работ явным недостатком является отсутствие систематических экспериментальных исследований, в которых измеряется образование и развитие локализации. Этот недостаток покрывает проведенные экспериментальные исследования и новые критерии, предложенные в данной работе.

В испытаниях использовались образцы двухфазного титанового сплава (a + b) Ti–6Al–4V (марка ВТ-6). Было проведено 22 эксперимента с длительностью испытания от нескольких часов до двух месяцев – эксп. №19 продлился 59.5 дней. Температура испытаний составляла 600 °С, 500 °С, 450 °С (основная). Начальная рабочая длина образцов – 25 мм, ширина – 5 мм, толщина 1 мм. Постоянная растягивающая сила в начальный момент времени варьировалась от 75 кг до 275 кг в различных испытаниях. Шесть образцов перед экспериментами наводораживались до массовой доли водорода 0.1 %, 0.3 % и 0.6 %. При каждом значении начального растягивающего напряжения эксперимент повторялся несколько раз.

В результате проведенных экспериментов были получены данные о высокотемпературном деформировании титанового сплава с дополнительным влиянием внедренного водорода в структуру металла и без этого влияния (основная часть экспериментов). На рисунке показаны кривые длительной прочности для проведенных экспериментов. В каждом эксперименте получены значения удлинения образца, профиль поперечного сечения от продольной координаты, значения максимального сужения, действующее напряжение и др. в каждый момент времени, а так же значения моментов образования локализации деформаций. Водород существенно снижает время до разрушения, причем тем больше, чем выше уровень концентрации водорода в образце. Для образцов с внедренным водородом локализации деформаций происходит раньше. В данных экспериментах пластичность образцов под действием водорода, оцененная по скорости равномерной ползучести, которая увеличивается в 5 раз (C_H=0.1 %) и более чем в 10 раз (C_H = 0.28 %). Для исходного материала время локализации составляет в среднем 83 % от времени до разрушения, при содержании водорода 0.1 % оно составляет 48 %, а при содержании 0.28 % уменьшается до 36 % от времени до разрушения.