Особенности наноструктурирования титанового сплава Ti—6Al—4V с использованием обратимого легирования водородом

Abstract

Методами электронно-микроскопического и рентгеноструктурного анализа исследована эволюция структурно-фазового состояния сплава Ti—6Al—4V в процессе наноструктурирования с использованием метода, сочетающего обратимое легирование водородом и горячую пластическую деформацию. Установлено, что пластическая деформация в двухфазной α + β-области при температуре 1023 К инициирует в сплаве Ti—6Al—4V с содержанием водорода 0,2—0,33 масс.% полное превращение β → α и формирование наноструктурированного состояния с размерами элементов зёренно-субзёренной структуры менее 0,1 мкм. В процессе дегазации водорода из сплава, как путём облучения электронами, так и отжига в вакууме, в сплаве происходит фазовое превращение α → β и рост зёрен до субмикронных размеров. Обсуждаются возможные причины различия скоростей роста элементов зёренно-субзёренной структуры сплава в условиях дегазации отжигом в вакууме и путём облучения электронным пучком.

Методами електронно-мікроскопічної та рентґеноструктурної аналізи досліджено еволюцію структурно-фазового стану стопу Ti—6Al—4V в процесі наноструктурування з використанням методи, яка поєднує зворотнє леґування воднем і гарячу пластичну деформацію. Встановлено, що пластична деформація в двофазній α + β-області за температури 1023 К ініціює в стопі Ti—6Al—4V з вмістом водню 0,2—0,33 мас.% повне перетворення β → α та формування наноструктурованого стану з розмірами елементів зеренно-субзеренної структури менш 0,1 мкм. В процесі дегазації водню зі стопу, як шляхом опромінення електронами, так і відпалу в вакуумі, в стопі відбувається фазове перетворення α → β та ріст елементів до субмікронних розмірів. Обговорюються можливі причини відмінности швидкостей росту елементів зеренно-субзеренної структури стопу в умовах дегазації відпалом у вакуумі та шляхом опромінення електронним жмутом.

The evolution of the structural and phase states of Ti—6Al—4V alloy in nanostructuring process with the use of the method combining reversible hydrogen alloying and hot plastic deformation are studied by the electron microscopy and x-ray diffraction analysis. Plastic deformation in the α + β twophase region at 1023 K is found to initiate a complete β → α transformation of Ti—6Al—4V alloy (hydrogen concentration is 0.2—0.33 wt.%) and to form a nanostructured state with the grain—subgrain elements size of less than 0.1 μm. Electron-beam exposure as well as vacuum annealing are found to lead to α → β phase transformation and grain growth up to submicron sizes (grain size is less than 1 μm). Possible reasons underlying differences in the rate of grain—subgrain structure elements growth in case of vacuum annealing and electron-beam exposure are discussed.