Analytical model of equal-channel angular pressing of titanium sponge

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 2 2023 18 ТЕХНОЛОГИЯ деформируемого материала, с высоким уровнем накопленной деформации и приводящей к образованию ультрамелкозернистых структур в металлах. Известно довольно много методов ИПД: кручение под высоким давлением [1], пакетная прокатка [2], всесторонняя ковка [3], циклическое выдавливание и сжатие, также называемые «прессованием в виде песочных часов» [4], равноканальное угловое прессование [5] и др. Подробный обзор методов ИПД выполнили Р.З. Валиеев и др. [6] и В.М. Сегал [7]. Стремление к повышению показателей производительности процессов ИПД стимулировало разработку различных способов непрерывного прессования. К способам непрерывного прессования, нашедшим наиболее широкое применение в промышленности, относятся конформ (формование длинномерного металлопроката методом непрерывного выдавливания), линекс [8] и совмещенная прокатка-прессование [8–9]. В работе В.М. Сегала [10] были рассмотрены теоретические аспекты процесса, объединяющего методы равноканального углового прессования и конформ. ИПД порошковых и пористых материалов реализует сложное напряженно-деформированное состояние, характеризуемое совместным объемным сжатием и сдвигом [11]. Процесс консолидации из чистого алюминиевого порошка методом равноканального углового прессования с кручением описан в работе [5], где показано, что многократное повторение ИПД позволяет накапливать структурные изменения в материале. Это способствует более эффективному закрытию крупных дефектов строения, а также повышает количество и размеры участков механического сцепления частиц за счет инициирующего влияния сдвиговой деформации. В работе [12] показано, что ИПД для пористого титана и пористого титан-магниевого композита позволяет получить ультрамелкозернистую структуру и хороший контакт между частицами. Особый интерес вызывает метод равноканального углового прессования (РКУП) порошковых и пористых материалов. В работе [13] показано, что применение РКУП металлического порошка позволяет получить практически беспористые заготовки с высокой твердостью даже после однократного прессования. Однако особенно важным преимуществом РКУП является возможность консолидации порошковых и пористых материалов при более низких температурах в сравнении с температурой, необходимой при традиционных методах порошковой металлургии [14]. Вместе с тем большой практический интерес представляет получение полуфабрикатов из порошкообразного сырья труднодеформируемых и малопластичных сплавов и металлов, таких как титан, с однородными свойствами и минимальной пористостью. Уменьшение стоимости титановых порошковых изделий напрямую зависит от удешевления методов производства и обработки давлением титановых порошков. Большой интерес вызывают методы производства порошкового титана, близкого по своим физико-механическим свойствам и морфологии отдельных частиц к губчатому титану, полученному традиционным методом Кролла. Компанией International Titanium Powder (Cristal US Inc., США) разработан процесс получения титанового порошка (Armstrong process), пригодного для изготовления методом порошковой металлургии деталей ответственного назначения. Chen и соавторы [15] изучили процесс холодного компактирования Armstrong-порошков системы Ti-6Al-4V. По данным, приведенным в работе [16], указанная технология позволяет снизить стоимость производства готовых титановых изделий не менее чем в два раза. Авторы работы [17] представили электрохимический метод (Cambridge process) для прямого восстановления твердого TiO2. Технология Rapid Plasma Quench Process (Idaho Titanium Technologies, USA) основана на использовании энергии высокотемпературной плазмы и позволяет снизить стоимость производства высококачественного титанового порошка [18]. В работе [19] предложен способ получения дешевого титанового порошка из титановой губки с использованием технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Применение методов интенсивной пластической деформации для указанных материалов позволит получать высокоплотные заготовки без применения традиционной энерго- и трудозатратной технологии производства титана. Стоит отметить, что измельченная титановая губка и порошковые композиции на ее основе являются перспективными материалами для из-

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1