Квалиметрическая оценка качества материалов с ультрамелкозернистой структурой на примере титанового сплава ВТ6

Введение

Титан и его сплавы являются одними из наиболее распостраненных конструкционных материалов, используемых в аэрокосмической промышленности, машиностроении, химической индустрии и медицине. Поэтому повышение механических свойств титановых материалов является актуальной задачей современного металловедения. Например, медицинское сообщество в области травматологии и стоматологии проявляет большой интерес к этим материалам для имплантантов из-за их высоких физических, химических и механических свойств. Это связано с тем, что, во-первых, титан и его сплавы имеют высокую коррозионную стойкость во многих средах. Во-вторых, титановые сплавы обладают исключительной биосовместимостью с человеческими тканями и не провоцируют аллергических реакций, воспалений, как, например, нержавеющие стали или кобальтохромовые сплавы. В-третьих, титан и титановые сплавы имеют высокую прочность и низкий модуль упругости, которые наиболее предпочтительны в ортопедии и травматологии. В авиационном двигателестроении титановые сплавы применяют в основном для изготовления узла компрессора, т.е. для дисков, лопаток, направляющих аппаратов, промежуточных колец, валов и т.д. В настоящее время одной из главных проблем организаций, занимающихся производством авиационных двигателей, является увеличение их надежности, а именно увеличения безотказности, сохраняемости, ремонтопригодности, долговечности. Практика показывает, что именно рабочие лопатки компрессора чаще всего являются деталями, лимитирующими ресурс всего изделия по причине ограниченных характеристик сопротивления усталости материалов, из которых они изготовлены. Поэтому разработки современных лопаток предъявляют требования к повышению сопротивляемости материала высоким усталостным нагрузкам.

Традиционными способами упрочнения титановых материалов являются легирование, термическая обработка и обработка металлов давлением.

Упрочнения методами термической обработки за счет управления морфологией фазовых составляющих, выделения дисперсных вторых фаз применяется только для ряда титановых сплавов, причем во многом возможности этого подхода уже исчерпаны. Деформационные методы обработки материалов, так же как прокатка, протяжка, ковка и волочение и другие, могут существенно повлиять на структуру и механические свойства материалов, приводя к повышению прочностных характеристик. Однако при этом снижается пластичность, которая является одной из фундаментальных характеристик, необходимых для разработки новых конструкций материалов.

В данной работе рассматривается способ улучшения свойств титанового сплава ВТ6 за счет формирования в нем ультрамелкозернистой структуры методом ИПД. К настоящему времени для формирования УМЗ структуры в титане и титановых сплавах были использованы ряд методов ИПД: интенсивная пластическая деформациякручением, равнокальное угловое прессование, всесторонняя многоступенчатая ковка.

1 Вопросы оценки и обеспечения качества деталей машин из    ультрамелкозернистых материалов

1.1 Проблема обеспечения качества

Современный уровень развития народного хозяйства и научно-технического прогресса, а также растущие потребности населения настоятельно требуют повышения качества выпускаемой продукции. Качество продукции по мере развития НТП все в большей степени зависит от уровня технологии и определяется рядом таких факторов, как механизация и автоматизация технологических процессов, их непрерывность, качество исходных материалов, организация труда, требование техники безопасности и охраны труда на производстве. Необходимо учитывать также и экономические критерии управления качеством. Недопустимо повышение качества продукции за счет ухудшения гигиенических, экологических, эстетических и других условий производства [1].