ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 44 ТЕХНОЛОГИЯ В то же время из-за стойкости к ползучести и окислению до 500…550 °С ограничено высокотемпературное применение титановых сплавов [5]. Решением проблемы эксплуатации при высоких температурах могут стать интерметаллические соединения и сплавы [6]. К таким перспективным материалам относятся сплавы на основе орторомбического интерметаллида титана (орто-сплавы Ti2AlNb). Сплавы на основе Ti2AlNb обладают низкой плотностью (5,1…5,4 г/см3), высокими удельной прочностью, стойкостью к окислению и сопротивлению ползучести [7–10]. Однако в связи со сложностями при сварке практическое применение этих сплавов осложнено, что является одним из наиболее существенных ограничивающих факторов [11]. Прежде всего это связано с возникновением мощных упругих напряжений из-за каскада фазовых превращений в зонах плавления и термического влияния в процессе сварки из-за низкой теплопроводности (6,2 Вт/(м · К) [10]) и малой пластичности сплавов на основе Ti2AlNb. Поэтому, варьируя режимы сварки для управления тепловложениями, необходимо обеспечить формирование оптимальной структуры сварного шва и создать условия замедленного охлаждения металла шва с целью предотвращения образования трещин [12–14]. Для решения указанных проблем применяются различные специальные методы сварки с дополнительными технологическими приемами, такими как нагрев заготовок перед сваркой и в ее процессе (предварительный и сопутствующий подогрев), а для улучшения механических свойств используется термическая обработка [15–18]. Несмотря на большое разнообразие методов, приемов и операций, при сварке титановых сплавов наиболее перспективной для промышленного применения остается TIG-сварка, что определяется формированием бездефектных сварных швов и ее широкой доступностью. Однако образование грубозернистой структуры и широкого шва ограничивают ее использование из-за обеспечения низкого уровня механических свойств, а именно предела прочности и относительного удлинения сварных соединений [19, 20]. В настоящее время благодаря накопленному мировому опыту в области TIG-сварки титановых сплавов можно повысить уровень механических свойств сварных соединений из сплава ВТИ-4 (Ti2AlNb) за счет применения TIG-сварки на форсированных постоянных токах и с использованием низко- и высокочастотного импульса. Это позволит регулировать мощность пятна нагрева и, следовательно, тепловложения в изделие, создавая условия для предотвращения роста дендритной структуры в металле шва [21]. Поэтому целью настоящего исследования является изучение влияния условий TIG-сварки на микроструктуру и уровень механических свойств сварных соединений из сплава на основе орторомбического интерметаллида титана Ti2AlNb (марки ВТИ-4). В работе предложено достигать поставленной цели в несколько этапов. Первая задача заключается в подборе условий TIG-сварки на постоянных токах и с применением низко- и высокочастотного импульса для получения бездефектных сварных соединений, последующие задачи заключаются в оценке микроструктуры, микротвердости и уровня прочностных свойств сварных соединений из сплава ВТИ-4 по сравнению с исходными свойствами материала. Методика исследований В работе использовали исходную заготовку из сплава ВТИ-4 (Ti2AlNb), химический состав которой представлен в табл. 1. Заготовка из сплава ВТИ-4 в состоянии поставки, а именно горячекованая шайба, обладает следующими свойствами: σB = 1230 МПа, σ0,2 = 1190 МПа, δ = 3,5 %, HV0,2 = 400 ± 10. Микроструктура исходной заготовки (рис. 1) представляет собой вытянутые перпендикулярно направлению ковки крупные β-зерна размером 300 ± 50 мкм. Кроме этого, по границам β-зерен располагается глобулярная α2-фаза (Ti3Al) размером 10 ± 5 мкм. Обнаружено также, что по всему объему исследуемого материала равномерно распределены частицы игольчатой О-фазы (Ti2AlNb) длиной 8 ± 3 мкм и толщиной 1…3 мкм. TIG-сварка проводилась на оборудовании INVERTEC V405-T pulse (Lincoln Electric, США) с использованием сварочной горелки WP-9 fl ex (Start, Россия) и электродов WT-20 (Start, Россия). В качестве защитного газа применялся аргон марки 5.0. Газовая защита осуществлялась при помощи газовой линзы диаметром 12 мм в месте сварки и дополнительного подду-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1