Титан благодаря своей прочности и высокой коррозионной стойкости успешно завоевал передовые позиции в высокотехнологичных отраслях — в производстве военной техники, медицине, авиа- и ракетостроении. Тем не менее, повышение предела выносливости остается актуальной задачей при разработке и производстве высоконагруженных деталей газотурбинных двигателей, таких как лопатки и диски компрессора, которые испытывают значительные растягивающие нагрузки при повышенных температурах во время работы.

Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Уфимского университета науки и технологий изучили свойства упрочненного титанового сплава ВТ6 (Ti-6Al-4V) с ультрамелким зерном при рабочей температуре в 350 градусов Цельсия и его способность выдерживать циклические нагрузки без разрушения материала.

Новые данные, полученные в ходе анализа материала, позволят производить более качественные титановые дентальные импланты и детали для высокотехнологичных отраслей промышленности, в том числе для авиационных газотурбинных двигателей.

Исследование опубликовано в журнале Metals. Известно, что компоненты авиационных двигателей испытывают сложные нагрузки. Например, типичная схема нагружения лопаток или дисков газотурбинного двигателя состоит из низкочастотных и высокоамплитудных напряжений с периодически резонирующими высокочастотными нагрузками. Все это приводит к повреждению материала деталей вплоть до образования трещин.

«В этой работе мы провели усталостные испытания образцов сплава ВТ6, упрочненного методом интенсивной пластической деформации и состоящего из титана, алюминия и ванадия при температуре 350 градусов Цельсия. После циклических испытаний – стандартной закалки с последующим отжигом с помощью растровой и просвечивающей электронной микроскопии была проанализирована микроструктура материала образцов и ее изменения», — рассказывает декан механико-технологического факультета ПНИПУ, профессор кафедры инновационных технологий машиностроения, доктор технических наук Михаил Песин.

Эксперимент подтвердил термостабильность ультрамелкой структуры титанового сплава. Материал продемонстрировал повышенную прочность и усталостную долговечность при рабочей температуре. Соответственно он может быть рекомендован для использования в высокотехнологичных отраслях — в производстве военной техники, медицине, авиа- и ракетостроении.