СТРУКТУРА ТА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРОШАРУВАТИХ МАТЕРІАЛІВ Ti/TiAl₃, ОТРИМАНИХ ПРОКАТКОЮ ПРИ РІЗНИХ ТЕМПЕРАТУРАХ 

Анотація

Розроблено та досліджено три мікрошаруваті титанові матеріали Ti/TiAl₃, отримані спіканням і прокаткою пакетів почергових смуг з титану та алюмінію різної товщини, при температурах 600, 700 і 770 °С. Для запобігання окисненню під час спікання і гарячої прокатки для всіх матеріалів використовували заварений аргоно-дуговою сваркою контейнер з нержавіючої сталі, в якому знаходилася шарувата заготовка. Після гарячої прокатки (один прохід) проводили холодну прокатку для зміцнення несучих шарів титану та зменшення міцності на зсув проміжного шару інтерметаліду, що утворився в результаті реакції титану з алюмінієм при спіканні. Початкова товщина шарів титану і алюмінію складала 220 та 50 мкм для одного варіанту матеріалу та 100 і 10 мкм — для іншого.  Структуру шліфів і зламів втоми матеріалів аналізували за допомогою сканувального електронного мікроскопа. Встановлено, що товщина шарів титану в матеріалах знаходиться в діапазоні 15–28 мкм, а шарів інтерметаліду — 10–22 мкм. Досліджено особливості втомного руйнування елементів структури отриманих матеріалів. Руйнування зсувом проміжного шару інтерметаліду відбувається по середині його товщини. Поверхня зламу зразків має вигляд виступів і западин несучих шарів титану приблизно однакової довжини і глибини. Частинки інтерметаліду мають як рівновісну форму із середнім діаметром 2–3 мкм, так і пластинчасту — товщиною 0,5–1 мкм і довжиною 3–5 мкм. Випробування зразків товщиною від 0,25 до 0,5 мм на триточковий згин при статичному навантаженні при кімнатній температурі показало, що їх границя пропорційності досягає 710 МПа, а загальна деформація до руйнування — 2,7%. При цьому діаграма навантаження фіксує монотонне зростання навантаження зразків до максимуму, а далі ступінчасті падіння і зростання навантаження, пов’язані з послідовним руйнуванням несучих шарів матеріалу зразків і зсувом шарів інтерметаліду навколо зламів несучих шарів. У результаті утворюється досить значна площа під діаграмою навантаження, що відповідає енергії руйнування матеріалу.