Івасишин Андрій Дмитрович. Підвищення високотемпературної і корозійної циклічної тріщиностійкості сплавів системи Ti-Si-Al-Zr : Дис... канд. техн. наук: 05.02.01 / НАН України; Фізико-механічний ін-т ім. Г.В.Карпенка. — Л., 2005. — 142арк. : рис. — Бібліогр.: арк. 127-139.
Анотація до роботи:
Івасишин А.Д., Василів Б.Д. Вплив розмірів і форми зразків на діаграму швидкостей росту втомних тріщин // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2001. – №6. – С. 119–120.
Вплив структури і асиметрії циклу навантаження на циклічну тріщиностійкість композитів системи Ti – Si / О.П. Осташ, А.Д. Івасишин, Б.Д. Василів, В.І. Мазур, С.В. Капустнікова // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2002. – № 1. – С. 46–50.
Івасишин А.Д. Вплив асиметрії циклу навантаження на циклічну тріщиностійкість металокераміки системи TI-Si на повітрі та 3% розчині NaCl // Матер. XV відкритої науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В.Карпенка НАН України, Львів, 2000. - С. 18 – 19.
Вплив корозійного середовища і температури на циклічну тріщиностійкість металокерамік системи Ti–Si / Б.Д. Василів, О.П. Осташ, В.І. Мазур, А.Д. Івасишин, С.В. Капустнікова // Матер. міжнар. конф. “Евтектика–V”, Дніпропетровськ, 2000. – С. 54–56.
Івасишин А.Д. Зародження втомних макротріщин у металокерамічних матеріалах системи Ti–Si // Матер. науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів "Інженерія поверхні", Львів, 22-23 березня, 2001. – С. 31–36.
Тріщиностійкість металокерамічного композита Ti–Si / О.П. Осташ, Б.Д. Василів, А.Д. Івасишин, В.І. Мазур, С.В. Капустнікова // Матер. ХХХVII международного семинара "Актуальные проблемы прочности", 3-5 июля 2001. – С. 33–34.
Івасишин А.Д. Вплив попереднього термодеформування на циклічну тріщиностійкість металокераміки системи Ti-Si-X // Матер. XVIІ Відкритої науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В.Карпенка НАН України. – Україна, Львів, 2002. – С. 79 – 82.
Івасишин А.Д. Вплив режимів термічної обробки на кінетику росту втомних тріщин у металокомпозиті системи Ті-Si-X // Матеріали ХVІІІ відкритої науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, 8-10 жовтня 2003. – С. 138–141.
Вплив структури та асиметрії циклу навантаження на кінетику корозійно-втомних тріщин у металокерамічному композиті системи Ті-Sі / О. Осташ, В. Мазур, Б. Василів, А. Івасишин // Матер. міжнар. конф. „Евтектика – VI”, Запоріжжя, 2003. – с. 170-175.
High-temperature fatigue crack growth resistance of thermomechanically and heat treated cast Ti-Si-Al-Zr composites / B. Vasyliv, A. Ivasyshyn, O. Ostash, S. Firstov, V. Mazur, M. Kuzmenko, S. Kapustnikova // Metallic Materials with High Structural Efficiancy (Eds. Senkov at al.), Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 2004. – P. 235-240.
Підвищення високотемпературної міцності і циклічної тріщиностійкості металокерамічного сплаву системи Ti-Si-Al-Zr / А. Івасишин, Б. Василів, О. Осташ, С.О. Фірстов, Л.Д. Кулак, В.І. Мазур // Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій / Під заг. ред. В.В. Панасюка – Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, 2004. – С. 831–838.
АНОТАЦІЯ. Івасишин А.Д. Підвищення високотемпературної і корозійної циклічної тріщиностійкості сплавів системи Ti-Si-Al-Zr. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – матеріалознавство. – Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, м. Львів, 2005.
Дисертація присв’ячена проблемам структурної оптимізації металокомпозитних матеріалів з метою підвищення їх опору втомному руйнуванню в умовах сумісної дії циклічного навантаження та експлуатаційних середовищ (високої температури або корозійного середовища). Об’єктами випробувань були нові сплави системи Ti-Si-Al-Zr. У роботі оцінено вплив компонентного складу і структури на характеристики високотемпературної та корозійної циклічної тріщиностійкості цих сплавів в литому, термообробленому і термодеформованому станах. Мікрорактографічними дослідженнями встановлено зв’язок між механізмами руйнування та структурними особливостями матеріалів. Досліджено електрохімічну поведінку металокомпозитів і визначено швидкість регенерації пасиваційної плівки на свіжоутвореній поверхні. Оцінено працездатність сплавів системи Ti-Si-Al-Zr за умов дії експлуатаційних середовищ на підставі діаграм конструкційної міцності, що враховують тріщиностійкість на трьох ділянках кінетичної діаграми та міцність на згин. Проведено порівняння їх властивостей і традиційних титанових сплавів.
У дисертації з позиції структурної і корозійної механіки втомного руйнування обгрунтовано застосовність нових сплавів системи Ti-Si-Al-Zr у виробах, які працюють при циклічних навантаженнях за умов дії високих температур або корозійного середовища у порівнянні з відомими титановими сплавами. Під час виконання роботи отримані наступні основні результати:
Вдосконалено методику дослідження експлуатаційних властивостей конструкційних матеріалів, зокрема:
експериментально обгрунтовано використання геометрично подібних зразків з базовими розмірами у 2...3 рази меншими порівняно із мінімальними стандартними для визначення достовірних характеристик циклічної тріщиностійкості низькопластичних матеріалів;
встановлено, що незважаючи на низьку пластичність досліджених сплавів, їх характеристики статичної тріщиностійкості , отримані на зразках з гострим вирізом ( = 0,06 мм) завищені на 20...40% порівняно з величинами KIC, визначеними на зразках з втомною тріщиною;
виявлено, що на припорогове руйнування металокомпозитів суттєво впливає циклічна складова навантаження, так що порогові характеристики циклічної тріщиностійкості у 2...5 разів менші, ніж при довготривалих статичних випробуваннях.
Встановлено, що литі сплави системи Ti-Si-Al-Zr, в яких колонії силіцидів розташовані у вигляді зміцнюючого каркасу, мають відносно низьку циклічну в’язкість руйнування (Kfc = 14...16 МПа), проте їх порогова циклічна тріщиностійкість (Kth = 4...5 МПа) достатньо висока і знаходиться на рівні порогів втоми високоміцних сталей і відомих титанових сплавів. Характеристики циклічної тріщиностійкості цих матеріалів практично не змінююється до температури 700...800С, а також в середовищі 3% NaCl (рН7).
Показано, що відпал і гартування з (+) - і - областей литого сплаву Ti-4Si-5Al-5Zr, спричиняючи в основному зміни структури матриці, не покращують його міцність і циклічну тріщиностійкість в досліджених експлуатаційних середовищах, за виключенням випадку підвищення порогу втоми після обробки з - області і формування пластинчаcтої - матриці.
Встановлено, що підвищення міцності і циклічної тріщиностійкості сплавів системи Ti-Si-Al-Zr за нормальної і високої температури досягається внаслідок глобуляризації структури матриці і силіцидної фази після термомеханічної обробки з деформацією не менше 90%, проте сплави в такому стані характеризуються підвищеною порівняно з литими чутливістю до негативного впливу досліджених експлуатаційних середовищ.
Виявлено, що в сплавах Ti-Si-Al-Zr падіння високотемпературної міцності пов’язано зі зменшенням вмісту алюмінію з 5% до 3%, а їх чутливість до негативного впливу корозійного середовища – зі зменшенням енергії активації корозійних процесів і швидкості пасивації свіжоутворених поверхонь на берегах втомної тріщини, зумовленим дисперсністю і термодинамічною нестабільністю структури.
Показано, що за пороговими характеристиками циклічної тріщиностійкості металокомпозити системи Ti-Si-Al-Zr знаходяться на рівні традиційних високоміцних титанових сплавів, незначно уступаючи їм в циклічній в’язкості руйнування, проте суттєво (150 – 200С) переважають їх за допустимою температурою експлуатації. Виражена структурна гетерогенність сплавів системи Ti-Si-Al-Zr не зумовлює суттєвих відмінностей в їх електрохімічній і корозійно-механічній поведінці порівняно з традиційними титановими сплавами у випадку пасиваційного механізму впливу середовища.
На підставі отриманих діаграм конструктивної міцності розроблено рекомендації щодо застосовності литих і термодеформованих модифікацій сплавів системи Ti-Si-Al-Zr, які використано в Інституті проблем матеріалознавства НАН України та Національної металургійної академії України при розробці нових конструкційних матеріалів, зокрема для двигунів внутрішнього згоряння, та металевих біоматеріалів відповідно.
Публікації автора:
Івасишин А.Д., Василів Б.Д. Вплив розмірів і форми зразків на діаграму швидкостей росту втомних тріщин // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2001. – №6. – С. 119–120.
Вплив структури і асиметрії циклу навантаження на циклічну тріщиностійкість композитів системи Ti – Si / О.П. Осташ, А.Д. Івасишин, Б.Д. Василів, В.І. Мазур, С.В. Капустнікова // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2002. – № 1. – С. 46–50.
Івасишин А.Д. Вплив асиметрії циклу навантаження на циклічну тріщиностійкість металокераміки системи TI-Si на повітрі та 3% розчині NaCl // Матер. XV відкритої науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В.Карпенка НАН України, Львів, 2000. - С. 18 – 19.
Вплив корозійного середовища і температури на циклічну тріщиностійкість металокерамік системи Ti–Si / Б.Д. Василів, О.П. Осташ, В.І. Мазур, А.Д. Івасишин, С.В. Капустнікова // Матер. міжнар. конф. “Евтектика–V”, Дніпропетровськ, 2000. – С. 54–56.
Івасишин А.Д. Зародження втомних макротріщин у металокерамічних матеріалах системи Ti–Si // Матер. науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів "Інженерія поверхні", Львів, 22-23 березня, 2001. – С. 31–36.
Тріщиностійкість металокерамічного композита Ti–Si / О.П. Осташ, Б.Д. Василів, А.Д. Івасишин, В.І. Мазур, С.В. Капустнікова // Матер. ХХХVII международного семинара "Актуальные проблемы прочности", 3-5 июля 2001. – С. 33–34.
Івасишин А.Д. Вплив попереднього термодеформування на циклічну тріщиностійкість металокераміки системи Ti-Si-X // Матер. XVIІ Відкритої науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В.Карпенка НАН України. – Україна, Львів, 2002. – С. 79 – 82.
Івасишин А.Д. Вплив режимів термічної обробки на кінетику росту втомних тріщин у металокомпозиті системи Ті-Si-X // Матеріали ХVІІІ відкритої науково-технічної конференції молодих науковців і спеціалістів Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Карпенка НАН України, Львів, 8-10 жовтня 2003. – С. 138–141.
Вплив структури та асиметрії циклу навантаження на кінетику корозійно-втомних тріщин у металокерамічному композиті системи Ті-Sі / О. Осташ, В. Мазур, Б. Василів, А. Івасишин // Матер. міжнар. конф. „Евтектика – VI”, Запоріжжя, 2003. – с. 170-175.
High-temperature fatigue crack growth resistance of thermomechanically and heat treated cast Ti-Si-Al-Zr composites / B. Vasyliv, A. Ivasyshyn, O. Ostash, S. Firstov, V. Mazur, M. Kuzmenko, S. Kapustnikova // Metallic Materials with High Structural Efficiancy (Eds. Senkov at al.), Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 2004. – P. 235-240.
Підвищення високотемпературної міцності і циклічної тріщиностійкості металокерамічного сплаву системи Ti-Si-Al-Zr / А. Івасишин, Б. Василів, О. Осташ, С.О. Фірстов, Л.Д. Кулак, В.І. Мазур // Механіка руйнування матеріалів і міцність конструкцій / Під заг. ред. В.В. Панасюка – Львів: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України, 2004. – С. 831–838.
