Піскун Н. В. Комплекс технологічних процесів індукційної зонної плавки і зварювання в твердій фазі та плавленням жароміцного інтерметаліда системи TiAl

Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-прикладної задачі: оптимізації структури і властивостей конструкційного інтерметалідного сплаву Ti-44Al-5Nb-3Cr-1.5Zr(ат.%) системи титан-алюміній методом індукційної безтигельної зонної плавки для подальшого його використання в авіаційній галузі та розробці технологічних процесів його зварювання – дифузійного в твердій фазі та електронно-променевого зварювання з регульованою швидкістю охолодження зварних швів після ЕПЗ, що дають можливість отримувати бездефектне зварне з’єднання і підвищення механічних властивостей. Задачу вирішено шляхом розроблення технології ІБЗП, яка забезпечує вплив процесів структуроутворення в сплаві на його механічні властивості, а також встановлення залежностей між умовами охолодження і структурними трансформаціями при зварюванні та їх взаємозв'язок з напруженим станом зварного з’єднання. Актуальність роботи обумовлена необхідністю розробки нових наукових підходів при створенні сучасних конструкційних інтерметалідних сплавів, які є перспективними матеріалами для аерокосмічної техніки, автомобільної промисловості та інших галузей техніки, а також необхідністю створення надійних методів їх з’єднання. В роботі проведений детальний аналіз літературних джерел, в яких розглядаються питання структури і властивості конструкційних інтерметалідів системи TiAl та методи їх отримання. Приведені вимоги до властивостей інтерметалідів при промисловому використанні. Розглянуто переваги зонної плавки інтерметалідів для оптимізації структури і властивостей. Досліджено вплив легуючих елементів на структуру та властивості інтерметалідів системи TiAl. Проаналізовані роботи, які присвячені зварюванню інтерметалідів. При створенні технології індукційної безтигельної зонної плавки інтерметалідів визначено теплові умови процесу. Методами термомеханічної обробки сплаву системи TiAl (Nb, Cr, Zr) після ІБЗП були одержані листові напівфабрикати для проведення зварювання. Визначені режими термообробки та проведені дослідження структури і властивостей деформованого матеріалу. Досліджена можливість зварювання інтерметалідного сплаву Ti-44Al-5Nb-3Cr-1.5Zr у твердій фазі. Проведені експерименти по дифузійному зварюванню в вакуумі з використанням різних технологічних прийомів, як без застосування проміжних прошарків, так із прошарками у вигляді фольги. Розроблена технологія електронно-променевого зварювання інтерметаліду системи TiAl (Nb, Cr, Zr). Проведений комплекс чисельно-експериментальних досліджень кінетики температурних полів і напруженого стану сприяв вибору параметрів післязварювальної термообробки. Встановлено вплив параметрів процесу електронно-променевого зварювання і подальшої обробки на формування структури і механічних властивостей зварних з’єднань інтерметаліду системи титан-алюміній. За результатами проведених досліджень створена технологія електронно-променевого зварювання інтерметаліду з подальшою локальною термообробкою, що дозволяє значно знизити схильність зварного з’єднання до утворення холодних тріщин. Показано, що при зварюванні з регульованою швидкістю охолодження на рівні 0,7- 0,9 0С/с відбувається трансформація α-фази в ламельну (γ+α2)-фазу, при цьому в сплаві зберігається β-фаза, яка покращує пластичність і міцність сплаву та блокує зародження і поширення тріщин в α2-фазі.