– Такие ответственные изделия, как лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД), работают в достаточно агрессивных условиях, в частности в условиях повышенных нагрузок в сочетании с термическим воздействием. Эти детали изготавливают из титановых сплавов, поскольку высокая удельная прочность в сочетании с жаропрочностью в необходимом диапазоне делают их особенно важными для авиации. При создании всё более мощных газотурбинных установок возникает необходимость модифицировать материал изделий, – поясняет младший научный сотрудник УУНИТ Юлия Модина.
Разработка новых композиций сплавов требует больших затрат с точки зрения апробации сплава, проведения испытаний для аттестации его эксплуатационных свойств. Между тем, классические методы деформационно-термических обработок для повышения механических свойств практически исчерпали свой потенциал. В отличие от них методы интенсивной пластической деформации показывают несравненно более высокие механические характеристики для многих материалов, поэтому вызывают большой интерес у исследователей. Такие методы позволяют достичь высоких прочностных показателей в металлах и сплавах за счёт формирования ультрамелкозернистого (УМЗ) состояния.
Однако важным аспектом УМЗ материалов является их структурный и текстурный эффект, который может привести к сильной анизотропии* свойств материала. Для исследований специалисты УУНИТ взяли титановый сплав ВТ6 – он имеет широкое применение в авиастроении, и его значимость как конструкционного материала для отрасли остается высокой.
– Чтобы оценить перспективы инновационного применения УМЗ титановых сплавов для высоконагруженных деталей в энерго- и авиа-машиностроении, наша группа провела исследование их ударной вязкости, – говорит Юлия Модина. – Мы подвергли титановый сплав ВТ6 деформационно-термической обработке и обнаружили, что анизотропия его свойств незначительна.
Формирование УМЗ состояния действительно позволяет получить высокие прочностные характеристики конструкционных титановых сплавов при удовлетворительном значении ударной вязкости, однако вопрос о текстурном влиянии на сопротивление разрушению требует дальнейшего более тщательного изучения – такой вывод делают учёные из Уфы.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Frontier Materials & Technologies», который выпускает Тольяттинский государственный университет.
В исследовании принимали участие специалисты УУНИТ:
Юлия Модина, кандидат технических наук, младший научный сотрудник,
Григорий Дьяконов, кандидат технических наук, научный сотрудник,
Андрей Стоцкий, младший научный сотрудник,
Данил Мифтахов, оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин,
Ирина Семёнова, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник.
*Анизотропия — различие свойств среды (например, физических: упругости, электропроводности, теплопроводности, показателя преломления, скорости звука или света и др.) в различных направлениях внутри этой среды. Пример анизотропии: дерево легко растрескивается вдоль волокон, но сломать его поперёк волокон гораздо сложнее.
