Abstract
The work was devoted to study of microstructure and mechanical properties of discontinuously reinforced composite materials based on Ti/TiB fabricated in situ using common casting. A two-phase titanium alloy VT25U was taken as a matrix material. The boron addition in an amount of 1.5 wt.% corresponding to 8 vol.% TiB was found optimal. To obtain axially aligned TiB-whiskers and the most creep resistant matrix condition, isothermal two-directional hot forging leading to drawing of the workpiece along third direction followed by annealing in the β and α+β temperature range was performed. The mechanical properties of the novel VT25U/TiB composite were studied in tension parallel to the predominant orientation of the TiB-whiskers. Along with tensile tests, creep tests were carried out and the obtained properties were compared with those of the matrix alloy subjected to near the same forging and heat treatment. The composite material demonstrated appreciably higher (by 22-50%) strength and creep resistance at T=550-600°C in comparison with those of the matrix alloy while retaining acceptable ductility (δ=3% at room temperature). The density normalized strength of VT25U/TiB at T=500-700°C was higher than that of both the matrix VT25U alloy and all conventional titanium alloys with the operating temperature of T=500-600°C. Microstructural examination showed high adhesion strength of interfacial boundaries between the matrix and the TiB-whiskers, which is retained up to T=700°C that correlates with the mechanical properties. Fracture surface observations suggest that the main failure mechanism of the VT25U/TiB composite is fracture of TiB-whiskers followed by ductile failure of the matrix.
Highlights
Микроструктура и механические свойства композита ВТ25У/TiB, полученного in situ с помощью литья и подвергнутого горячей ковке
Для сравнения аналогичные испытания были выполнены и для матричного сплава после подобной деформационно-термической обработки
Что разрушение композита ВТ25У / TiB начинается с TiB-волокон с последующим вязким разрушением матрицы
Summary
Для повышения физико-механических свойств и расширения области применения титановых сплавов стремятся повысить их жаропрочность и прочность, для чего в последние годы используют необычные легирующие элементы, а также разрабатывают металломатричные композиционные материалы (КМ) на основе титановых сплавов путем армирования их частицами и / или волокнами различных соединений [1 – 4]. КМ на основе титана и его сплавов упрочняют волокнами и частицами соединений TiB2, B4C, TiN, SiC, TiB, TiC, Al2O3 и др. Важным преимуществом моноборида титана является также его возможность образования in situ при изготовлении Ti / TiB композита с помощью порошковых технологий или обычного литья, при этом межфазная граница между TiB и титановой матрицей, будучи когерентной, характеризуется высокой адгезионной прочностью [5, 6]. В последние годы для различных КМ на основе Ti / TiB (Ti / TiB + TiC, Ti / TiB + Al2O3 и др.), изготовленных литьем, было показано, что они обладают повышенной прочностью, жесткостью, повышенным сопротивлением ползучести и усталостному разрушению при пониженной пластичности и вязкости разрушения [6 – 16]. — оптимальное содержание вводимого бора, исключающего образование грубых первичных боридов (характерных для заэвтектических составов [7, 8]), ухудшающих механические свойства, которое зависит от выбора матрицы;. Особое внимание было уделено анализу разрушения КМ, в частности, процессам нарушения сплошности на границах между матрицей и TiB-волокнами
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
