» » Особенности строения и свойств гранул титановых сплавов в исходном состоянии
15.01.2016

Структура быстрозакаленных гранул титановых сплавов различного химического состава (легированных α-, β-стабилизаторами и эвтектоидообразующими элементами) характеризуется большей частью дендритным строением.
Критерием, однозначно характеризующим скорость охлаждения каждой гранулы, может служить расстояние между дендритными осями второго порядка — дендритный параметр. Зависимости дендритного параметра от скорости охлаждения гранул сплавов ВТЗ-1, ВТ9, ВТ22, построенные с использованием вероятностно-статистических методов анализа, имеют линейный характер в логарифмической системе координат (рис. 13.4, а). Размер дендритов в зависимости от скорости охлаждения изменяется аналогичным образом (рис. 13.4, б).
Особенности строения и свойств гранул титановых сплавов в исходном состоянии

Увеличение скорости охлаждения гранул приводит к уменьшению дендритного параметра и размера самих дендритов. Следует отметить, что для слитка титанового сплава ВТЗ-1 диаметром 430 мм, охлаждающегося со скоростью 1 К/с, дендритный параметр и размер дендритов в среднем составляют 650 и 4500 мкм соответствснно. В гранулах того же сплава, охлаждающегося со скоростью 10в4 К/с, эти величины равны 5,6 и 115 мкм соответственно. Таким образом, увеличение скорости охлаждения титанового сплава ВТЗ-1 на четыре порядка приводит к уменьшению дендритного параметра и размеров дендритов приблизительно на два порядка.
Высокие скорости охлаждения вызывают дендритную кристаллизацию титановых сплавов, в значительной степени изменяют их фазовый состав. Так, в структуре гранул титановых сплавов ВТЗ-1 и ВТ9 рентгеноструктурным методом анализа установлено присутствие двух мартенситных фаз: α' и α". Следует отметить, что при закалке в твердом состоянии образцов традиционных слитков тех же сплавов β-фаза превращается в мартенситную α'. Фаза α" обычно не наблюдается. Присутствие одновременно двух мартенситных фаз α' и α" в сплавах ВТЗ-1 и ВТ9 связано с дендритной неоднородностью и быстрым охлаждением в твердом состоянии. В результате высоких скоростей охлаждения процесс перестройки объемноцентрированной решетки β-фазы в гексагональную не успевает пройти полностью, и образуется промежуточная α"-фаза с орторомбической решеткой. В осях дендритов, обогащенных β-стабилизаторами, образуется α"-фаза, а в обедненных этими элементами междендритных прослойках — мартенситная фаза α'.
Охлаждение титановых сплавов с большими скоростями (10в3— 10в4 К/с) позволяет зафиксировать в их структуре промежуточные метастабильные фазы, образующиеся в результате значительного пересыщения твердого раствора легирующими элементами.
На структуру быстрозакаленных титановых сплавов значительное влияние оказывает их состав.
Быстрозакаленные гранулы α-сплавов (ВТ1-0, Тi-6Аl, Т1-5Sn) имеют микроструктуру, состоящую из дисперсных зерен α-фазы. Микроструктура гранул β-сплавов (ВТ15) имеет четко выраженное дендритное строение. Микроструктура гранул (α+β)-сплавов определяется количеством р -стабилизаторов в сплаве. Для гранул сплава ВТ6 характерно формирование структуры мартенситного типа, а для гранул сплава ВТ22 — структуры дендритного типа, являющейся следствием химической неоднородности, возникающей при кристаллизации.
Установлено, что структура быстрозакаленной гранулы (α+β)-сплавов зависит от ее диаметра, т. е. от скорости охлаждении.
Гранулы сплавов ВТЗ-1, ВТ9 диаметром 100 мкм имеют структуру мартенситного типа, диаметром от 100 до 300 мкм — дендритного и мартенситного типов, диаметром выше 300 мкм — дендритного типа.