Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Microstructural factors in the primary creep stage of two-phase titanium alloy

Ziaja W., Motyka M., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 4

196--200

EN

One of the major areas of titanium alloys application includes discs and blades of compressors in turbine engines. In titanium alloys, significant strain can accumulate as a function of time, at stresses well below the yield strength at the homologous temperature below 0.25, even at room temperature. Life prediction for elements made of titanium alloys which is based solely on steady state creep parameters is in some cases not adequate due to large primary creep strains. In the case of rotating components of aero-engines small dimensional tolerances can be threatened and transient creep strains must be taken into account in modelling of overall creep deformation. Creep and fatigue properties of two-phase titanium alloys show strong dependence on microstructure, especially morphology of the α and β phases which can be controlled to certain extent by proper selection of hot working and heat treatment conditions. In the paper the primary creep behaviour of Ti–6Al–2Mo–2Cr alloy (VT3–1) at elevated temperature was investigated. The microstructure of the alloy was varied by means of changing conditions of heat-treatment. Creep tests were carried out on the alloy with globular and lamellar microstructure at the temperature of 450°C. Primary stage of the creep process was described using various constitutive laws. Applicability of power-law and logarithmic equations for describing strain evolution was verified. The influence of the initial microstructure on the primary creep strain and strain rate at the onset of steady-state creep stage was analysed.

PL

W pracy podjęto próbę określenia oddziaływania morfologii mikrostruktury dwufazowego stopu tytanu Ti–6Al–2Mo–2Cr na jego właściwości w stadium pełzania nieustalonego w temperaturze 450°C. Istotnym celem badań był dobór równań konstytutywnych opisujących krzywe pełzania stopu, które mogą być zastosowane do ilościowej oceny wpływu morfologii mikrostruktury stopu na wielkości charakteryzujące proces pełzania. Zagadnienie to jest istotne w procesie projektowania elementów konstrukcyjnych, zwłaszcza w przypadku małych tolerancji wymiarów (np. łopatki wirnika sprężarki silnika turbinowego), ze względu na skłonność stopów tytanu do osiągania znacznych odkształceń trwałych, zależnych od czasu, nawet w zakresie temperatury homologicznej poniżej 0,25.

2

Wpływ historii odkształcenia na rozwój mikrostruktury stopu Ti6Al4V odkształcanego w zakresie dwufazowym

Muszka K., Raszka K., Wynne B. P., Majta J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 4

181--186

PL

W pracy wykorzystano próbę skręcania w celu zbadania wpływu zmiennej drogi odkształcania na rozwój mikrostruktury podczas odkształcania w zakresie dwufazowym stopu tytanu Ti6Al4V. Szczególną uwagę zwrócono na zrozumienie wpływu zmiennej drogi odkształcania na proces sferoidyzacji dynamicznej t.j. zmiany morfologii płytkowej fazy alfa (lamelarnej) w strukturę cząsteczkową (sferoidalną). Wykazano silną zależność pomiędzy drogą odkształcenia a uzyskanymi krzywymi plastycznego płynięcia oraz kinetyką sferoidyzacji dynamicznej. Jako główne źródło zaobserwowanego opóźniania kinetyki sferoidyzacji dynamicznej podczas odkształcenia ze zmianą kierunku odkształcenia, w porównaniu do odkształcania monotonicznego, wskazano mniejszą zdolność do tworzenia się mikropasm ścinania w płytkach fazy alfa na skutek anihilacji układów dyslokacyjnych mającej miejsce podczas zmiany kierunku odkształcania. Uzyskane wyniki stanowią istotny wkład w zrozumienie rozwoju mikrostruktury dwufazowych stopów tytanu odkształcanych w procesach przeróbki plastycznej w zakresie współistnienia fazy alfa i beta z uwzględnieniem pełnej historii odkształcenia, co w przyszłości powinno pozwolić na lepszą kontrolę mikrostruktury i własności badanych stopów.

EN

In the present work, cyclic torsion test was used to study effects of strain path change on microstructure evolution during intercritical processing of Ti6Al4V. Particular attention was paid to understand the effect of strain path changes on dynamic spheroidisation i.e. transformation of lamellar alpha plateles into spheroidised grains. Strong dependence between applied deformation mode and resulting flow curves as well as kinetics of dynamic spheroidisation was observed. Less intense formation of microbands inside alpha platelets as a result of ahihilation of dislocation structure upon strain reversal was identified a main source of observed retardation of dynamic spheroidisation kinetics. Obtained results provide fundamental understanding of microstructure evolution during intercritical processing of alpha+beta titanium alloys when full strain history is taken into account. This in turn, should allow in the future for better control of microstructure and properties of studied alloys.

3

Primary Creep Behaviour of Two-Phase Titanium Alloy with Various Microstructure

Ziaja W., Motyka M., Kubiak K., Sieniawski J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2A

683--688

EN

Creep and fatigue properties of two-phase titanium alloys show strong dependence on microstructure, especially morphology of the α and β phases which can be controlled to certain extent by proper selection of hot working and heat treatment conditions. In the paper the creep behaviour of Ti-6Al-2Mo-2Cr alloy (VT3-1) at elevated temperature was modelled. Finite element analyses of primary creep stage were carried out taking into account some microstructural features of the two-phase alloy that were included in the physical model and different properties of α and β phases. In order to verify results of calculations distinct types of microstructure were developed in the alloy by heat treatment and creep tests were carried out at elevated temperature (450°C) at various stress levels. Based on the FEM simulations the effect of changes of some microstructure features on primary creep strain development was estimated.

4

Microstructural factors affecting creep-fatigue behaviour of two-phase titanium alloys

Ziaja W.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2016

|

Vol. 40, nr 1

67--74

EN

In the paper the dwell fatigue behaviour of two-phase Ti-6Al-2Mo-2Cr alloy (VT3-1) at elevated temperature was investigated. The reasons of high sensitivity of titanium alloys to dwell periods at high stress level during cyclic loading were summarized. The relations between morphology of the alloy microstructure and the effect of dwell periods at peak stress was established. The microstructure of the alloy was varied by means of changing conditions of heat-treatment. Dwell fatigue tests were carried out at the temperature of 400°C. Relative contributions of cyclic and creep processes to the overall damage were evaluated as a function of stress level.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości dwufazowego stopu tytanu Ti-6Al-2Mo-2Cr (WT3-1) w warunkach pełzania-zmęczenia. Przedstawiono źródła dużej wrażliwości stopów tytanu na okresy przestojów przy wysokim poziomie naprężenia w warunkach obciążenia cyklicznie zmiennego. Określono zależność między morfologią mikrostruktury stopu a wpływem okresów przestojów przy maksymalnym naprężeniu w cyklu obciążenia na trwałość materiału. Mikrostrukturę stopu kształtowano metodami obróbki cieplnej. Próbę zmęczeniową bez i z okresami przestojów przy maksymalnym naprężeniu prowadzono w temperaturze 400°C. Oszacowano względny udział zjawisk towarzyszących zmęczeniu i pełzaniu w procesie niszczenia materiału.

5

Właściwości warstwy wierzchniej stopu tytanu Ti-6Al-4V wytworzonej w procesie stopowania laserowego

Filip R., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

165--168

PL

Przedmiotem prowadzonych badań było określenie wpływu obróbki laserowej warstwy wierzchniej stopu tytanu Ti-6Al-4V na jego właściwości użytkowe, ze szczególnym uwzględnieniem właściwości tribologicznych. Stopy tytanu charakteryzują się dużym współczynnikiem tarcia i małą odpornością na ścieranie – właściwościami ograniczającymi ich zastosowanie w technice. Stopowanie laserowe wykonano za pomocą lasera CO 2 o mocy 1 kW. Stosowano nadmuch azotu oraz przetapianie w atmosferze argonu nałożonej warstwy mieszaniny proszków Si, SiC i TaB 2 oraz grafitu. Ocena właściwości użytkowych wytworzonych warstw (twardości, odporności na ścieranie i korozję) wykazała możliwość efektywnego ich modyfikowania przez wprowadzanie pierwiastków i związków chemicznych tworzących z tytanem fazy międzymetaliczne o dużej twardości, w osnowie martenzytycznej. Największą twardość i odporność na zużycie wykazują kompozytowe warstwy konstytuowane przez ich przetapianie z proszkiem Si lub SiC. Jednocześnie warstwy te charakteryzują się mniejszą odpornością na korozję w porównaniu z przetapianymi w atmosferze azotu. Stopowanie laserowe umożliwia zwiększenie odporności na zużycie i zastosowanie elementów ze stopu tytanu do pracy w silnie obciążonych węzłach tribologicznych elementów konstrukcyjnych.

EN

The presented work concerns the surface layer modification of the Ti-6Al-4V two-phase titanium alloy by laser treatment. Changes in the chemical and phase composition of the laser alloyed zone have an influence on its properties, particularly the tribological ones. Titanium alloys are characterized by a high friction factor value and poor wear resistance, which limits their potential application. Laser alloying was conducted using a CO2 laser at a power rate of 1 kW. Remelting of the surface layer was carried out in a nitrogen gas atmosphere. Laser alloying consists in the remelting of pre-placed layers of Si, SiC and TaB 2 powders mixed with graphite. The testing of properties of the alloyed zone: hardness, wear and corrosion resistance reveals the ability of effective modification of the surface layer by the addition of elements and compounds that along with titanium form hard phases distributed in a martensitic matrix. Composite layers created by the remelting of Si and SiC powders show the highest hardness and wear resistance. These layers are characterized by lower corrosion resistance in comparison to the layer remelted in a nitrogen atmosphere. The increment in wear resistance of the obtained layers makes this technique advantageous for application in heavily loaded friction pairs.

6

Kształtowanie mikrostruktury i właściwości dwufazowych stopów tytanu α + β w procesie cieplno-plastycznym

Motyka M.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

155--159

PL

Kształtowanie mikrostruktury stopów tytanu α + β w szerokim zakresie wynika zarówno z unikatowych cech fizycznych tytanu, efektów przemiany alotropowej Ti α ↔ Tiβ, jak i z warunków odkształcania na gorąco oraz obróbki cieplnej. Morfologia składników fazowych mikrostruktury i właściwości stopów tytanu α + β ulega dużej zmianie, szczególnie po nagrzaniu do temperatury początku przemiany fazowej α + β ↔ β i wyższej. Stąd prognozowanie właściwości mechanicznych wyrobów ze stopów tytanu wymaga ich uwzględnienia i prawidłowego doboru warunków obróbki cieplnej i przeróbki plastycznej. W pracy prowadzono badania mikrostruktury i właściwości dwufazowych stopów tytanu Ti-6Al-4V i Ti-6Al-2Mo-2Cr kształtowanych w procesie cieplno-plastycznym. Opracowano warunki oraz wykonano proces cieplno- -plastyczny badanych stopów. Ustalono wpływ warunków kolejnych etapów procesu cieplno-plastycznego na plastyczność na gorąco stopów Ti-6Al-4V oraz Ti-6Al-2Mo-2Cr. Próby odkształcania plastycznego na gorąco prowadzono w zakresie temperatury 850÷925°C. Stosowano prędkość odkształcania od 10–3 do 5·10–1 s–1. Stwierdzono, że warunki procesu cieplno-plastycznego determinują wartości parametrów stereologicznych składników fazowych mikrostruktury i jednocześnie plastyczność na gorąco dwufazowych stopów tytanu α + β.

EN

The microstructure development of α + β titanium alloys to a great extent results from both the specific properties of titanium, effects of the allotropic transformation Tiα↔Tiβ and conditions of hot deformation and heat treatment. The morphology of the phase constituents of the microstructure and properties of α + β titanium alloys are being change significantly, especially after heating up to a temperature of the start of α + β ↔ β or higher. Therefore forecasting the mechanical properties of products made of titanium alloys requires the mentioned features and proper selection of the conditions of heat treatment and plastic working. Examination of the microstructure and properties of two-phase Ti-6Al-4V and Ti-6Al-2Mo-2Cr titanium alloys developed by the thermomechanical process was conducted. The conditions of the thermomechanical process of the examined alloys were elaborated and the process was carried out. The effect of the conditions of the following stages of the thermomechanical process on the hot plasticity of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-2Mo-2Cr alloys was established. Hot deformation tests were conducted in the temperature range of 850÷925°C and at a strain rate range of 10–3÷5·10–1 s–1. It was found that the thermomechanical process conditions determined the values of the stereological parameters of the phase constituents of the microstructure and simultaneously hot plasticity of α + β titanium alloys.

7

Fizyczne i numeryczne modelowanie procesu kucia dwufazowych stopów tytanu w warunkach izotermicznych

Sińczak J., Bednarek S.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 216

59--66

PL

Analizowano proces kucia odkuwki charakteryzującej się dużym stosunkiem powierzchni do objętości, wykonywaną w warunkach izotermicznych z dwufazowych trudno odkształcalnych stopów tytanu. Obliczenia wykonano przy założonej temperaturze wsadu i narzędzi oraz określonym tarciu dla różnych prędkości przemieszczania narzędzi. Dokonano ustalenia najkorzystniejszej prędkości odkształcenia w celu zwiększenia równomierności odkształcenia i naprężeń średnich w objętości odkuwki. Otrzymane wyniki stanowią podstawę do określenia parametrów procesu kształtowania w warunkach przemysłowych wyrobów ze stopów tytanu czułych na prędkość odkształcenia.

EN

Isothermal forging process of parts with high surface/volume ratio made of hard-to-deformation two-phase titanium alloy was an alysed. Numerical modelling involved constant workpiece and tools temperature and friction conditions with variable tool velocity assumed. Most favourable straining rate in order to obtain uniform strain and mean stress distribution was determined. The results of analysis are the base for definition forging process in industrial for products in titanium alloys witch are sensitive to strain rate.

8

The effect of machining conditions on stereological parameters of microstructure of Ti-6A1-5V-SMo-2Cr-1Fe alloy

Kozioł R., Kubiak K., Sieniawski J.

Advances in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, nr 4(14)

44-49

EN

The influence of turning parameters on microstructure of surface layer of products made of Ti-6A1-4V alloy was presented. The effect of tool geometry and coating type, machining speed and cooling agent type on machinability of the alloy and stereological parameters of alfa and ß phases was assessed. The microstructure of the alloy was examined using Nikon Epiphot 300 light microscope. Hardness tests were conducted for various machining parameters applied.

9

Kształtowanie mikrostruktury stopu tytanu Ti-6Al-4V do odkształcania nadplastycznego

Motyka M., Kubiak K., Sieniawski J.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

791-794

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu warunków obróbki cieplnej i przeróbki plastycznej na parametry geometryczne mikrostruktury dwufazowego (alfa+beta) stopu tytanu Ti-6Al-4V. Stop hartowano z temperatury 1050 stopni Celsjusza (zakres fazy beta). Następnie prowadzono kucie swobodne w zakresie temperatury przemiany fazowej alfa+beta<=>beta (900 stopni Celsjusza) oraz wyżarzanie reksrystalizujące odkuwek (800 stopni Celsjusza/1h). Otrzymano dwufazową równoosiową i drobnoziarnistą mikrostrukturę (średnia średnica ziarna fazy alfa dśr=4 mikrometry) pozwalającą na dalsze odkształcenie stopu z wykorzystaniem zjawiska nadplastyczności strukturalnej. Wykonano próby odkształcania nadplastycznego w temperaturze 915 stopni Celsjusza stosując różne prędkości odkształcenia epsilon'=1/9x10 do -4 s do -1. Na podstawie wyników badań ustalono warunki obróbki cieplnej i przeróbki plastycznej umożliwiające otrzymywanie mikrostruktury podatnej do odkształcania nadplastycznego stopu Ti-6Al-4V.

EN

Results of investigation of heat treatment and plastic working effect on geometrical parameters of microstructure in two-phase alpha+beta Ti-6Al-4V titanium alloy have been presented in the paper. The alloy was quenched from 1050 degrees centigrade (beta phase temperature range). Subsequently open die forging in the alpha+beta<=> phase transformation temperature range (900 degrees centigrade) and recrystallization annealing of forgings (800 degrees centigrade/1h) were performed. Equiaxial and fine-grained microstructure (average alpha phase grain diameter dav=4 micrometres) enabling fine-structure superplastic deformation was obtained. Superplastic tests were carried out at 915 degrees centigrade at the strain rates in the range of epsilon'=1/9x10 to the 4 s to the -1. On the basis of results obtained, heat treatment and plastic working conditions enabling superplastic deformation of Ti-6Al-4V alloy were determined.

10

Dwufazowe stopy tytanu - od klasycznych do intermetalików

Szkliniarz W.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

384-387

PL

W pracy w oparciu o dane literaturowe i wieloletnie doświadczenia własne przeprowadzono charakterystykę klasycznych dwufazowych stopów tytanu o strukturze alfa+beta w zestawieniu z dwufazowymi stopami na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ti-Al o strukturze alfa2+gama. Scharakteryzowano skład chemiczny, strukturę, właściwości oraz procesy wytwarzania i przetwarzania obydwu grup stopów, zwracając szczególną uwagę na występujące pomiędzy nimi podobieństwa i różnice. Stwierdzono, że dwufazowe stopy na osnowie faz międzymetalicznych z układu Ti-Al, ujmując w sobie większość zalet klasycznych dwufazowych stopów tytanu, stanowią ich cenną wysokotemperaturową alternatywę.

EN

In this work, basing on the literature information and own experiences carried characterization of conventional two phase (alpha+beta) titanium alloys with two phase (alpha 2+gamma) intermetallics based alloys. Characterized chemical composition, structure, properties and processing both of them. Paid attention to similarities and differences between those group of alloys. It was stated that two phase alloys based on intermetallic phases from Ti-Al system are valuable high temperature alternative of conventional two phase titanium alloys with most of their advantages.

11

Fatigue and microstructure of two-phase titanium alloys.

Ziaja W., Sieniawski J., Kubiak K., Motyka M.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

981-984

PL

Badano wpływ mikrostruktury na wytrzymałość zmęczeniową dwufazowych stopów tytanu alfa+beta (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Mo-2Cr i Ti-6Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe), zmieniając parametry geometryczne płytkowej fazy alfa poprzez dobór odpowiednich parametrów obróbki cieplnej. Badano również wływ temperatury i stopnia odkształcenia oraz temperatury wyżarzania na wytrzymałość zmęczeniową odkuwek ze stopów Ti-6Al-4V i Ti-6Al-2Mo-2Cr. Określono optymalne wartości parametrów geometrycznych mikrostruktury i parametrów przeróbki plastycznej na gorąco dwufazowych stopów tytanu dla uzyskania maksymalnej wytrzymałości zmęczeniowej.

EN

In the course of the study the influence of a microstructure on fatigue strength of two-phase alpha+beta titanium alloys (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Mo-2Cr and Ti-6Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe) was investigated. Geometrical parameters of the lamellar microstructure of alpha-phase were varied by means of application of various heat treatment conditions and their effect on fatigue strength was examined. The influence of deformation degree and temperature and annealing temperature on fatigue strength of forgings made of two-phase martensitic titanium alloys Ti-Al-4V and Ti-6Al-2Mo-2Cr was also examined. Optimum values of basic geometrical parameters of the microstructure of titanium alloys and hot working parameters for obtaining maximum fatigue strength were determined.