Рентгенодифракционные исследования фазового состава α- и псевдо-α-титановых сплавов

Титановые сплавы широко применяют в качестве материалов для элементов ядерных энергетических установок, к которым предъявляются высокие требования надежности. Цель данной работы — разработка методики рентгенодифракционного исследования образцов α- и псевдо-α-титановых сплавов ПТ-3В, ПТ-7М и ВТ1-0. Обработку поверхности образцов для испытаний с использованием рентгеновского дифрактометра Shimadzu XRD-7000 (CuKα-излучение) осуществляли с помощью полировки (механической и электрохимической) и химического травления. Установлено, что сплавы ПТ-3В и ПТ-7М характеризуются смешанной структурой, состоящей из α- и α’-фаз, по границам зерен которых наблюдается выделение субмикронных частиц β-фазы. Результаты рентгенофазового анализа, которые сопоставляли с данными металлографии и электронной микроскопии, в значительной степени зависят от способа, качества и продолжительности обработки поверхности. Электрохимическая полировка и обработка кислотой приводят к уменьшению ширины дифракционных максимумов и более явному проявлению их «тонкой» структуры. «Расщепление» основных рентгеновских пиков титана — следствие тонкой структуры первичного рентгеновского излучения (Kα_1,2-дублет). Зависимость от способа и качества подготовки поверхности снижает достоверность количественного анализа фазового состава. Поэтому необходима верификация результатов с помощью прямых методик исследования структуры сплавов.

1. Горынин И. В., Чечулин Б. Б. Титан в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1990. — 400 с.

2. Горынин И. В., Орыщенко А. С., Леонов В. П. и др. Морские титановые сплавы — настоящее и будущее / Вопросы материаловедения. 2014. № 2. С. 36 – 47.

3. Горынин И. В., Леонов В. П., Кудрявцев А. С. и др. Титановые сплавы в паротурбиностроении / Вопросы материаловедения. 2014. № 2. С. 48 – 62.

4. Орыщенко А. С., Леонов В. П., Ртищева Л. П. и др. Современное состояние производства и применение труб из титановых сплавов в атомной энергетике и судостроении / Титан. 2018. № 3(61). С. 21 – 32.

5. Chuvildeev V. N., Kopylov V. I., Nokhrin A. V., et al. Study of mechanical properties and corrosive resistance of ultrafine-grained a-titanium alloy Ti-5Al-2V / Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 723. P. 354 – 367. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.06.220.

6. Chuvildeev V. N., Kopylov V. I., Nokhrin A. V., et al. Effect of severe plastic deformation realized by rotary swaging on the mechanical properties and corrosion resistance of near-α-titanium alloy Ti-2.5Al-2.6Zr / Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 785. P. 1233 – 1244. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.01.268.

7. Chuvildeev V. N., Kopylov V. I., Berendeev N. N., et al. Corrosion fatigue crack initiation in ultrafine-grained near-α titanium alloy PT7M prepared by Rotary Swaging / Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 790. P. 347 – 362. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.03.146.

8. Чечулин Б. Б. Титановые сплавы в машиностроении. — Л.: Машиностроение, 1977. — 248 с.

9. Аношкин Н. Ф. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. — М.: Металлургия, 1980. — 464 с.

10. Попилов Л. Я., Зайцева Л. П. Электрополирование и электротравление металлографических шлифов. — М.: Металлургиздат, 1963. — 410 с.

11. Cunying Xu, Yixin Hua. Electrochemical Preparation of Titanium and its Alloy in Ionic Liquid. Chapter 18 / Ionic Liquids — Current State of the Art. — IntechOpen, 2015. P. 481 – 503. DOI: 10.5772/59141.

12. Anasane S., Bhattacharyya B. Electrochemical Micromachining of Titanium and Its Alloys / Non-Traditional Micromachining Processes. — Springer International Publishing, 2017. P. 337 – 365. DOI: 10.1007/978-3-319-52009-4_9.

13. Donachie M. J. Titanium: a technical guide. — ASM International, 2000. — 381 p.

14. Malinov S., Sha W., Guo Z., et al. Synchrotron X-ray diffraction study of the phase transformations in titanium alloys / Materials Characterization. 2002. Vol. 48. P. 279 – 295. DOI: 10.1016/S1044-5803(02)00286-3.

15. Boonchuduang T., Bootchanont A., Klysubun W., et al. Formation of Alpha-Case Layer During Investment Casting of Pure Ti and Ti-6Al-4V Using Comparative XRD and EXAFS Investigation / Metallurgical and Materials Transactions A. 2020. Vol. 51. P. 586 – 596. DOI: 10.1007/s11661-019-05541-1.