Bilous V. Scientific foundations of argon arc and electron beam welding of promising high-strength titanium alloys. - Qualifying scientific work on manuscript rights

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Science (DSc)

State registration number

0523U100195

Thesis Registration Form

0523U100195.pdf

Applicant for

Specialization

  • 05.03.06 - 3варювання та споріднені процеси і технології

18-10-2023

Specialized Academic Board

Д 26. 182. 01

E. O. Paton Elektric Welding Institute National Academy of scinces of Ukraine

Essay

Thesis for a scientific degree of Doc. Sci (Eng.) in speciality 05.03.06 – “Welding and Related Processes and Technologies” - E.O.Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2023. The dissertation is devoted to solution of an important scientific and practical problem, which consists in development of scientific foundations of formation of the structure and set of properties of welded joints of new high-strength titanium alloys with σt>1100MPa, and development of the technology of argon-arc and electron beam welding on this basis. The work establishes ways to improve the quality of welded joints of promising high-strength titanium alloys made by EBW and TIG-welding in modes that will ensure the optimal phase composition of metal of the weld and HAZ, use of filler material which contains 20-30% less alloying elements and application of the appropriate post-weld heat treatment. Welded joints of high-strength titanium alloys with Кβ = 0.7-1.7, such as developed in Ukraine (α+β)-alloys T120m (Ti-5Al-2.8Mo-2.3V-4Nb-1.3Cr-1Fe-2.7Zr) and sparsely-alloyed Ti-3.6Fe-0.25O were studied. From pseudo-β-alloys, welded joints of VT19 alloys and sparsely-alloyed Timet LCB (Ti-6.3Mo-4.4Fe-1.5Al) and LCB-5.1 (Ti-2.8Al-5.1Mo-4-9Fe) were studied. From pseudo α-alloys, the effect of welding on the properties of heat-resistant Ti-5.6Al-2.2Sn-3.5Zr-0.4Mo-1.0V-0.6Si alloy joints was studied. A procedure for establishing the effect of argon-arc welding on the cooling rates in the metal of the weld and HAZ at TIG-welding of such titanium alloys as VT19, VT6, VT23, T120 by means of mathematical modeling using the finite element method is proposed, which allows determining the sizes of zones, where polymorphic transformations occur with formation of metastable α ′ـ and β-phases. Diagrams of anisothermal transformations during cooling of (α+β) T120 alloys, pseudo-β titanium alloys VT19 and LCB-5.1 are constructed with indication of the lines of the beginning and end of anisotropic transformations β→α and β→α'', with the dependence of the amount of β-phase in the welded joint metal on the maximum cooling rates of the welded joint of pseudo-β-titanium alloy VT19. The influence of four types of post-weld heat treatment on the properties of joints of pseudo-β titanium alloys made by TIG-welding and EBW has been studied, the highest strength values are demonstrated by joints subjected to quenching in water with subsequent aging, while the strength of EBW joints of VT19 alloy is at the level of 1270...1280 MPa. The inversely proportional dependence of the strength of joints of titanium pseudo β-alloys VT19, LCB-5.1 on the amount of β-phase in the weld metal was established, and a criterion for the quality of welded joints was proposed. Key words: Titanium, titanium alloys, welding, TIG welding, electron-beam welding, (α+β)-alloys, pseudo-β-alloys, pseudo-α-alloy, kinetic energy, phase transformations, strength, impact toughness, speed cooling.

Read more

Research papers

1. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Селін Р.В. Аргонодугове та електронно-променеве зварювання псевдо- титанового сплаву ВТ19.: монографія. – Київ: Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, 2022. – 128 с. ISBN978-617-7785-49-0.

2. Akhonin S.V., Belous V.Yu., Berezos V.A., Selin R.V. Effect of TIG-Welding on the Structure and Mechanical Properties of the Pseudo-β Titanium Alloy VT19 Welded Joints. Materials Science Forum, Vol. 927, pp. 112-118, 2018 DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.927.112 (Scopus).

3. Akhonin S.V., Belous V.Yu., Selin R.V. Electron Beam Welding, Heat Treatment and Hardening of Beta-Titanium. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 582 (2019) 012050 DOI: http://10.1088/1757-899X/582/1/012050 (Scopus).

4. Akhonin S.V., Belous V.Yu., Selin R.V., Berezos V.O. Structure and Properties of High-Strength Titanium Alloy Ti-6.5Al-3Mo-2.5V-4Nb-1Cr-1Fe-2.5Zr Welded Joints. Solid State Phenomena Submitted, Vol. 313, pp 82-93 2021 Trans Tech Publications Ltd, Switzerland. (Scopus). DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.313.82

5. Hryhorenko, G., Akhonin, S., Berdnikova, O., Bilous, V., Kushnaryova, O. Fine Structure of Heat-Resistant Titanium Alloys Welded Joints. Proceedings of the 2019 IEEE 9th International Conference on Nanomaterials: Applications and Properties, NAP 2019, 2019, 9075755. http://10.1109/NAP47236.2019.219071

6. Akhonin S.V., Belous V.Yu., Selin R.V., Kostin V.A. Influence of TIG Welding Thermal Cycle on Temperature Distribution and Phase Transformation in Low-cost Titanium Alloy. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 688(2021), 012012. DOI: 10.1088/1755-1315/688/1/012012/ (Scopus)

7. Akhonin S.V., Belous V.Yu., Selin R. Effect of Electron Beam Welding on the Microstructure and Mechanical Properties of Low-Cost Titanium Alloys. Materials Science Forum, 2022, Vol. 1059, pp 15-20. https://doi.org/10.4028/p-j08xw2/ (Scopus).

8. Akhonin S.V., Belous V.Yu., Selin R.V. Effectof Pre-Heating and Post-Weld Local Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Low-Cost β-Titanium Alloy Welding Joints, Obtainedby EBW (2022) Defect and Diffusion Forum, 416, pp. 87-92. DOI: 10.4028/p-o8uehr.(Scopus)

9. Шелягин В.Д., Хаскин В.Ю., Ахонин С.В., Белоус В.Ю., И.К.Петриченко, А.В.Сиора, А.Н.Палагеша, Селин Р.В. Особенности лазерно-дуговой сварки титановых сплавов. Автоматическая сварка. 2012. №12. С.3640.

10. Ахонин С.В., Белоус В.Ю., Мужиченко А.Ф., Селин Р.В. Математическое моделирование структурных превращений в ЗТВ титанового сплава ВТ23 при сварке TIG. Автоматическая сварка. 2013. №3. С.26 29. https://patonpublishinghouse.com/ukr/journals/as/2013/03/05

11. Ахонин С.В., Белоус В.Ю., Антонюк С.Л., Селин Р.В. Свойства соединений высокопрочного титанового сплава Т110, выполненных сваркой плавлением. Автоматическая сварка. 2014. №.1. С.54 57. https://patonpublishinghouse.com/ukr/journals/as/2014/01/08

12. Ахонин С.В., Белоус В.Ю., Селин Р.В., Петриченко И.К., Вржижевский Э.Л. Структура и свойства сварных соединений высокопрочных двухфазных титановых сплавов. Автоматическая сварка. 2015. №.8. С16-19. https://patonpublishinghouse.com/ukr/journals/as/2015/08/03

13. Ахонин С.В., Белоус В.Ю., Петриченко И.К., Селин Р.В. Влияние присадочного материала на структуру и свойства сварных соединений высокопрочных двухфазных титановых сплавов, выполненных аргонодуговой сваркой. Автоматическая сварка. 2016. №1. С. 42 46. https://doi.org/10.15407/as2016.01.06

14. Ахонин С.В., Григоренко C.Г., Белоус В.Ю., Таранова Т.Г., Селин Р.В., Вржижевский Э.Л. Электронно-лучевая сварка сложнолегированного высокопрочного титанового сплава. Автоматическая сварка. 2016. №5-6. С. 69 73. https://doi.org/10.15407/as2016.06.11

15. Ахонин С. В., Вржижевский Э. Л., Белоус В. Ю., Петриченко И. К. 3D электронно-лучевая наплавка титановых деталей. Автоматическая сварка», №5-6, 2016, с. 141-144. https://doi.org/10.15407/as2016.06.22

16. Grigorenko S.G.,, Akhonin S.V. Belous W.Ju., Selin R.W. Wplyw obrobki cieplnej na structure I wlasnosci polaczen wysokostopowego stopu tytanu spawanych electronowo. Biuletyn Institutu Spawalnictwa. 2016. №5. С. 8083.

17. Ахонин С. В., Белоус В. Ю., И. Влияние флюсов на процесс АДС титана. Автоматическая сварка. 2017. №2. С. 8-14. https://doi.org/10.15407/as2017.02.02

18. Ахонин С. В., Вржижевский Э. Л., Белоус В. Ю., Петриченко И. К. Влияние предварительного подогрева и локальной термообработки на структуру и свойства соединений дисперсионно-упрочненных титановых сплавов легированных кремнием, выполненных электронно-лучевой сваркой. Автоматическая сварка. 2017. №7. С. 53-58. https://doi.org/10.15407/as2017.07.09

19. Ахонин С.В., Белоус В.Ю., Северин А.Ю., Березос В.А., Пикулин А.Н., Ерохин А.Г. Структура и свойства нового высокопрочного титанового сплава Т120, полученного способом ЭЛП после деформационной и термической обработки. Современная электрометаллургия. 2017. №2. С. 11-16. https://doi.org/10.15407/sem2017.02.02

20. Ахонин С. В., Белоус В. Ю. , Селин Р. В. Воздействие термического цикла аргонодуговой сварки на структуру и свойства псевдо-β-титановых сплавов. Автоматическая сварка. 2018. №8. С.32-38. https://doi.org/10.15407/as2018.08.05

21. Ахонин С. В., Белоус В. Ю., Селин Р. В., Вржижевский Э. Л., Петриченко И. К.. Электронно-лучевая сварка и термообработка сварных соединений высокопрочного псевдо-β-титанового сплава ВТ19. Автоматическая сварка. 2018. №7. С.12-17. https://doi.org/10.15407/as2018.07.02

22. Swietłana G. Grigorenko, Valerij Ju. Belous. Wpływ spawania elektronowego i obróbki cieplnej na strukturę i własności tytanu technicznego z domieszką stopową boru. Biuletyn Institutu Spawalnictwa. 2018. №5. С. 6172.

23. Григоренко С.Г., Белоус В.Ю., Таранова Т.Г., Вржижевский Э.Л., Костин В.А. Структура и свойства жаропрочного псевдо-α-титанового сплава системы Ti–Al–Sn–Zr–Mo–V–Si и его сварных соединений. Современная электрометаллургия, № 2, 2019, С.27-34. https://doi.org/10.15407/sem2019.02.05

24. Ахонин С.В., Березос В.А., Белоус В.Ю. Новые перспективные сплавы на основе титана. Современная электрометаллургия. 2019. №3. С. 35  44. DOI: http://dx.doi.org/10.15407/sem2019.03.03 10.

25. Ахонин С.В., Белоус В.Ю., Селин Р.В., Петриченко И.К. Термічна обробка отриманого способом ЕПП високоміцного псевдо-β-титанового сплаву та його зварних з’єднань. Современная электрометаллургия. 2020. №1. С. 1425. https://doi.org/10.37434/sem2020.01.02

26. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Селін Р.В., Петриченко І.К. Структура та механічні властивості з’єднань псевдо-β титанового сплаву при TIG зварюванні. Автоматическая сварка. 2020. №2. С. 11-17. https://doi.org/10.37434/as2020.02.02.

27. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Березос В.О., Петриченко І.К., Селін Р.В., Северин А.Ю., Пікулін О.М.. Структура та властивості конструкційних економнолегованих сплавів на основі титану, одержаних методом ЕПП. Сучасна електрометалургія. 2020. №4. С. 18-22. DOI: http://dx.doi.org/10.37434/sem2020.02.03.

28. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Селін Р.В., Костін В.А. Структурні перетворення при охолодженні економнолегованого псевдо-β-титанового сплаву Ti–2.8Al–5.1Mo–4.9Fe. Сучасна електрометаллургія. 2021. №1. С. 17-26. https://doi.org/10.37434/sem2021.01.02

29. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Селін Р.В., Петриченко І.К., Радченко Л.М. Аргонодугове зварювання високоміцного економнолегованого псевдо-β-титанового сплаву Ti–2.8Al–5.1Mo–4.9Fe. Автоматичне зварювання», № 5, 2021, С. 34-39. https://doi.org/10.37434/as2021.05.05

30. Григоренко С.Г., Таранова Т.Г. Костін В.А., Соломійчук Т.Г., Білоус В.Ю., Вржижевський Е.Л. Вплив термічної обробки на структуру та характер руйнування зварних з’єднань економно легованого титанового сплаву. Сучасна електрометалургія, № 3, 2021, С 42-48. https://doi.org/10.37434/sem2021.03.07

31. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Селін Р.В., Вржижевський Э.Л., Петриченко И.К., Антонюк С.Л. Вплив термічної обробки на структуру та властивості зварних з’єднань високоміцних титанових сплавів на основі β-фази. Сучасна електрометалургія. № 4, 2021, С. 51-58. https://doi.org/10.37434/sem2021.03.07

32. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Селін Р.В., Петриченко І.К., Радченко Л.М., Руханський С.Б. Аргонодугове зварювання жароміцного титанового сплаву легованого кремнієм. Автоматичне зварювання. 2022. №5. С. 3339. http://doi.org/10.37434/as2022.05.05

33. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Селін Р.В., Петриченко І.К., Радченко Л.М., Руханський С.Б. Вплив присадного матеріалу на структуру та властивості зварних з’єднань високоміцного титанового сплаву ВТ19. Сучасна електрометалургія. 2022. №3. С. 53-62. http://doi.org/10.37434/sem2022.03.08

34. Ахонін С.В., Білоус В.Ю., Костін В.А., Григоренко С.Г., Пузрін О.Л., Вржижевський Е.Л. Підвищення механічних властивостей зварних з’єднань економно легованого титанового сплаву Ti-2.8Al-5.1Mo-4.9Fe термічною обробкою. Автоматичне зварювання. 2022. №12. С. 38-44. http://doi.org/10.37434/as2022.12.05

Read more

Files

autoreferat-реферат Білоус В-Ю-.pdf

Дисертація Білоус В-Ю-.pdf

Similar theses

0423U100190

Sergii M. Kaliuzhnyi

Microplasma Spraying of Zirconium Coatings on Endoprosthetic Parts

0423U100170

Netyaga Anton V.

Strengthening of parts of machines and mechanisms of mining and metallurgical equipment by electroslag surfacing in a current-supply crystallizer

0423U100014

Hubatyuk Ruslan S.

Technology and equipment for induction heat treatment of welded joints of heat-strengthened railway rails made of high-carbon steels.

0521U101283

Kuzin Oleh A

Control of surface properties of structural steels and alloys by directed action on their constituent structures.

0421U101776

Senchyshyn Viktor S

Improvement of the efficiency of induction surfacing by applying mechanical vibration