前蘇聯(lián)和俄羅斯既是世界鈦工業(yè)大國,也是強國之一。據(jù)塔斯社近期報道,俄羅斯彼爾姆國立科研理工大學(xué)(PNRPU)的科學(xué)家研發(fā)出一種新工藝,可以較大地提高飛機發(fā)動機的持久性能。由于鈦合金有較高的比強度和抗蝕性,在航空器結(jié)構(gòu)和發(fā)動機制造中獲得了廣泛的應(yīng)用,但對燃?xì)鉁u輪發(fā)動機來說,其持久強度尚有待提高。如何較大地提高此鈦合金的這類性能是材料科學(xué)家面臨的主要課題之一。具體來說,就是發(fā)動機壓氣機葉片和輪盤是用Ti-6Al-4V合金鍛造的,在運行過程中承受很大的拉伸載荷,如何將它們的抗拉強度和疲勞強度提高20%以上,是一個亟待解決的課題之一。
當(dāng)今,全球廣泛使用雙相(α+β)亞微晶鈦合金制造高循環(huán)載荷和200℃~350℃環(huán)境下運行的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機構(gòu)件。但迄今尚未對在該溫度范圍內(nèi)工作的鈦合金的疫勞進行深入的研究。彼爾姆科研理工大學(xué)機械與技術(shù)學(xué)院的科學(xué)家研究了Ti-6Al-4V合金的性能,并評估了該合金在351℃的最高溫度下的組織性能情況。
在研發(fā)中,采用φ20mm的熱軋Ti-6Al-4V棒材,經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)熱處理,固溶處理溫度966℃,退火工藝676℃/4h,然后在651℃對棒材進行4次等徑角擠壓,在室溫和351℃進行拉伸試驗。疲勞試驗試樣切削加工后都經(jīng)過拋光處理,用透射電鏡研究了棒材的縱向組織。
與常規(guī)工藝生產(chǎn)的粗晶組織棒材相比,等徑角擠壓的超細(xì)晶Ti–6Al-4V合金在351℃工作溫度下有更高的抗拉強度和疲勞強度。該項研究是根據(jù)俄羅斯國家任務(wù)在學(xué)術(shù)戰(zhàn)略領(lǐng)先計劃“首創(chuàng)–2030”的框架內(nèi)進行的。彼爾姆科研理工大學(xué)在2021年獲得了“首創(chuàng)-2030”計劃1億盧布的資金支持?!笆讋?chuàng)-2030”是俄羅斯歷史上最大范圍的國家支持和發(fā)展高等教育機構(gòu)的計劃,其目的是到2030年俄羅斯建100多所現(xiàn)代化的先進大學(xué),以及國家科技和社會經(jīng)濟發(fā)展中心。