Investigation of thermal and structure factors influence on formation of submicrocrystalline structure in oxygen alloyed titanium

Authors

  • M. N. Perepolkina Department “Mechanics”, Zaporozhye National Technical University, Zhukovskogo St., 64, 69063, Zaporozhye, Ukraine, Ukraine
  • Т. A. Glotka Department “Mechanics”, Zaporozhye National Technical University, Zhukovskogo St., 64, 69063, Zaporozhye, Ukraine, Ukraine
  • V. G. Shevchenko Department “Mechanics”, Zaporozhye National Technical University, Zhukovskogo St., 64, 69063, Zaporozhye, Ukraine, Ukraine
  • T. O. Kovalenko Department “Mechanics”, Zaporozhye National Technical University, Zhukovskogo St., 64, 69063, Zaporozhye, Ukraine, Ukraine
  • O. S. Omelchenko Department “Mechanics”, Zaporozhye National Technical University, Zhukovskogo St., 64, 69063, Zaporozhye, Ukraine, Ukraine

Keywords:

titanium, oxygen, alloying, severe plastic deformation, submicrocrystalline structure

Abstract

Object. Severe plastic deformation realization for titanium alloys with increased oxygen contents is associated with a range of complicacies that arise on step of oxygen introduction into titanium alloys. Temperature deformation parameters considerably influence capability of submicrocrystalline structure obtaining in oxygen-containing titanium alloys regardless of oxygen introduction method. Methodology. Titanium ingots with varied oxygen content obtained after vacuum-arc refining were exploited as incoming billet for severe plastic deformation. Oxygen was introduced into ingots by two methods: during reduction through gaseous phase and by introduction of oxygenated compounds into charge during refining. Severe plastic deformation was carried out by method of screw extrusion. Results. Deformation temperature influence on efficiency of severe plastic deformation for oxygen alloyed titanium was considered. Rupture reasons of some billet parts, obtained from titanium with oxygen-containing compounds, during deformation process by method of screw extrusion were ascertained. Based on microhardness measurement and microstructure investigation optimal temperature modes of severe plastic deformation were determined. Scientific novelty. Conception about joint influence of structure and temperature factors on deformation of titanium alloys with increased oxygen content was extended. Practical value. Utilization of oxygen-containing titanium alloys with submicrocrystalline structure and increased mechanical properties with low cost saving allows to use them instead of complexly-alloyed ones.

Author Biographies

V. G. Shevchenko, Department “Mechanics”, Zaporozhye National Technical University, Zhukovskogo St., 64, 69063, Zaporozhye, Ukraine

Cand. Sc. (Tech.)

T. O. Kovalenko, Department “Mechanics”, Zaporozhye National Technical University, Zhukovskogo St., 64, 69063, Zaporozhye, Ukraine

Cand. Sc. (Tech.)

References

Vliyanie submikrokristallicheskoy struktury i vklyucheniy na deformaciyu i razrushenie alyuminievykh splavov i titana [Influence of submicrocrystalline structure and inclusions on deformation and rupture of aluminium alloys and titanium] / S. A. Nikulin, S. V. Dobatkin, V. G. Hanzhin, S. O. Rogachev, S. A. Chakushin // Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. [Metal research and heat treatment of metals]. - 2009. - №5. - pp.8-18.

Vintovaya ekstruziya - protsess nakopleniya deformatsiy [Screw extrusion - process of deformation accumulation] / Ya. E. Beygelzimer, V. N. Varyukhin, D. V. Orlov, S. G. Synkov. - Don.:TEAN, 2003. - 85p.

Vintovaya ekstruziya - protsess nakopleniya deformatsiy [Screw extrusion - process of deformation accumulation] / Ya. E. Beygelzimer, V. N. Varyukhin, D. V. Orlov, S. G. Synkov. - Don.:TEAN, 2003. - 85p.

Dobatkin, S. V. Struktura i svoystva ultramelkozernistykh alyuminievykh splavov i vozmozhnosti ikh primeneniya [Structure and properties of ultrafine-grained aluminium alloys and their application possibilities] / S. V. Dobatkin // Tsvetnye metally. [Non-ferrous metals]. - 2011. - №5. - pp.77-82.

Issledovanie vliyaniya sposoba vvedeniya kisloroda na strukturu i svoystva litogo titana [Research of oxygen introduction method on structure and properties of cast titanium] / S. I. Davydov, V. G. Shevchenko, A. V. Ovchinnikov [& ot.] // Stroitelstvo, materialovedenie, mashinostroenie: Sb.nauch. trudov. [Construction engineering, material science, machine building: proceedings ]. Issue 48, ch. 3, - Dn-vsk, PGASA, 2009.- pp. 125-132.

Kovalenko, T. A. Vliyanie iskhodnoy struktury na mekhanizmy razrusheniya i mekhanicheskie svoystva submikrokristallicheskogo titana [Influence of initial structure on rupture mechanisms and mechanical properties of submicrocrystalline titanium] / T. A. Kovalenko, A. V. Ovchinnikov // Novi materiali і tehnologii v metalurgii ta mashinobuduvanni. [New materials and technologies in metallurgy and machine building]. - 2010. - №1. - pp.72-80.

Lyakishev N.P. Nanomaterialy konstruktsionnogo naznacheniya [Nanomaterials of constructional purpose] / N.P.Lyakishev, M.I.Alymov, // Rossiyskie nanotekhnologii. [Russian nanotechnologies]. - 2006. - t.1, № 1-2.- pp.71-81.

Lyakishev N.P. Nanomaterialy konstruktsionnogo naznacheniya [Nanomaterials of constructional purpose] / N.P.Lyakishev, M.I.Alymov, // Rossiyskie nanotekhnologii. [Russian nanotechnologies]. - 2006. - t.1, № 1-2.- pp.71-81.

Poluchenie novykh materialov na osnove titana s povyshennymi mekhanicheskimi kharakteristikami i biologicheskoy sovmestimostyu putem legirovaniya kislorodom s ispolzovaniem kamernoy elektroshlakovoy tehnologii [Obtaining of new materials based on titanium with increased mechanical characteristics and biological compatibility by means of oxygen alloying with chamber electroslag technology utilization] / A. D. Ryabcev, A. A. Troyanskiy, O. A. Ryabceva, S. I. Davydov, L. Ya. Shvarcman, K. L. Feofanov // Mezhdunarodnaya konferenciya Tb2007 v SNG (15-18.04.2007): sbornik trudov. [International Conference Ti-2007 in CIS: proceedings]. - Yalta : RIO IMP named after G. V. Kurdyumov NaNU, 2007. - pp.89- 93.

Snizhko O. A. Vliyanie kisloroda i termicheskoy obrabotki na formirovanie struktur i svoystv titana elektroshlakovoy vyplavki. Diss. [Influence of oxygen and heat treatment on structure and properties formation of electroslag refined titanium]. GVUZ «Doneckiy natsionalnyy tekhnicheskiy universitet», 2012, 156 p.

Tekhnologicheskie osobennosti izgotovleniya lopatok kompressora GTD iz titanovykh splavov s primeneniem vintovoy ekstruzii [Technological aspects of gas turbine engine compressor blades production from titanium alloys by means of screw extrusion] / A.Ya. Kachan, A.V. Ovchinnikov, D.V. Pavlenko, Shevchenko V.G., Kulagin R.Yu., Beygelzimer Ya.E., Varyukhin V.N., Raspornya D.V. // Vestnik dvigatelestroeniya. [Bulletin of engine building]. - 2012 - №1. - pp.92-97.

Formirovanie SMK struktury v titane i titanovykh splavakh i ikh mekhanicheskie svoystva [Submicrocrystalline structure formation in titanium and titanium alloys and their mechanical properties] / G. A. Salishchev, R. M. Galeev, S. P. Malysheva, S. V. Zherebtsov, S. Yu. Mironov, O. R. Valiakhmetov, Ye. V. Ivanisenko // Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov. [Metal research and heat treatment of metals]. - 2006. - №2. - pp.19-26.

Greger M. Development microstructure and mechanical properties of commercially pure titanium processed by equal channel angular pressing and cold drawing / M.Greger, V.Masek // 4th International Conference Nanocon 2012 (Conference proceedings), Brno, Czech Republic, 23-25 October 2012, pp. 300-305.

Microstructure and tensile strength of grade 2 titanium processed by equal-channel angular pressing and by rolling / V. L. Sordi, M. Ferrante, M. Kawasaki, T. G. Langdon // J Mater Sci, november 2012, vol. 47, issue 22, pp. 7870-7876.

Mulyukov R. R. Production, properties and application prospects of bulk nanostructured materials / R. R. Mulyukov, R. M.Imaev, A. A.Nazarov // J Mater Sci , 2008, pp.7257-7263.

Terada D. Microstructure and mechanical properties of commercial purity titanium severely deformed by ARB process / D. Terada, S. Inoue, N. Tsuji // J Mater Sci, 2007, pp.1673- 1681.

Downloads

Published

2015-04-20

Issue

No. 80 (2015)

Section

Proceedings in memory of Starodubov

License

Редакція  Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.

При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а  автор отримує перше попередження.

Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).