RAE.RU
Энциклопедия
ИЗВЕСТНЫЕ УЧЕНЫЕ
FAMOUS SCIENTISTS
Биографические данные и фото 17275 выдающихся ученых и специалистов
Логин   Пароль  
Регистрация Забыли пароль?
 

Овчинников Алексей Витальевич

Научная тема: « ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВОДОРОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ДЕФОРМИРОВАННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ »

Научная биография   « Овчинников Алексей Витальевич »

Членство в Российской Академии Естествознания

Специальность: 05.16.09

Год: 2011

Отрасль науки: Технические науки

Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
1. На основании результатов комплексных исследований водородсодержащих титановых сплавов Ti (ВТ1-00), Ti-6A1 и Ti-6A1-4V (ВТ6), последовательно отличающихся друг от друга системами легирования, определены базовые закономерности влияния водородного легирования на деформационное поведение титановых сплавов разных классов. Установлена тесная взаимосвязь между качественным и количественным фазовым составом водородсодержащих титановых сплавов и динамикой изменения сопротивления деформации в широком температурном интервале.

2. Установлено, что легирование водородом технического титана ВТ 1-00 ослабляет влияние динамического деформационного старения, характерного для нелегированных металлов. Атомы водорода, обладающие высокой диффузионной подвижностью в кристаллической решётке титана, образуют атмосферы вокруг новых дислокаций, блокируя формирование вокруг них атмосфер существенно менее подвижных примесных атомов кислорода, углерода и азота. Результатом действия этого механизма является снижение сопротивления деформации α-титана с увеличением концентрации водорода в широком температурном диапазоне 200 -=-800°С. Эффект проявляется в пределах α-области на установившейся стадии пластического течения при температурах ниже 500°С, что соответствует условиям конденсации водорода на дефектах кристаллического строения.

3. Исследовано влияние химического состава β-твёрдого раствора титана на интенсивность его растворного упрочнения водородом. На основании анализа экспериментальных данных установлено, что по сравнению со степенной экспоненциальная зависимость более адекватно отражает растворное упрочнение водородом β-титана с достоверностью аппроксимации не хуже R2=0,9978. Показано, что увеличение степени легированности β-твёрдого раствора как α- так и β-стабилизаторами однозначно сопровождается усилением растворного упрочнения водородом.

4. На основании совместного анализа зависимостей фазового состава, степени легированности фаз и сопротивления деформации от содержания водорода установлены фундаментальные закономерности деформационного поведения водородсодержащих титановых сплавов в двухфазной (α+β)-области. В этих условиях влияние водорода существенно выше, чем в однофазных α- и β-областях. Установлено, что в (α+β)-области основными факторами влияния являются соотношение прочностей совместно деформирующихся α- и β-фаз и их объёмное соотношение, при этом увеличение объёмной доли β-фазы во всех случаях усиливает деформационное разупрочнение.

5. На основе анализа количественного фазового состава и напряжений течения водородсодержащих сплавов в температурном диапазоне (α+β)-области предложено структурно компенсированное правило смесей в виде q«α+β) = (nα-qα + nβ-qβ)-(l-ω-nα-nβ), где nα, riβ, qα, qβ - соответственно объемные доли и напряжения течения фаз; ω - коэффициент, обратно пропорциональный параметру Зинера - Холомона Z = έ-exp(Q/RT). Показано, что температурные зависимости коэффициента ω для α- сплавов ВТ 1-00 и Ti-6A1 в интервале 500-900°С подчиняются единой закономерности, что подтверждает работоспособность структурно компенсированного правила смесей. Предложенный вид правила смесей адекватно отражает напряжения течения исследованных водородсодержащих сплавов в (α+β)-области с погрешностью, не превышающей (7-8)% для технического титана ВТ 1-00 и Ti-6A1 и 12% для сплава ВТ6.

6. Разработана реологическая модель деформационного поведения водородсодержащих титановых сплавов в зависимости от качественного и количественного фазового состава при температурах выше 600°С, включающая в себя:

  • в α-области: разупрочнение нелегированного титана за счёт ослабления динамического деформационного старения и растворное упрочнение водородом α-фазы сплава Ti-6A1;
  • в (α+β)-области: экстремальную зависимость сопротивления деформации от концентрации водорода и объёмного соотношения фаз, выражаемую структурно компенсированным правилом смесей, с минимумом, положение которого зависит от системы легирования сплава.
  • в β-области: упрочнение β-твёрдого раствора водородом, выражаемое экспоненциальной зависимостью, интенсивность которого прямо пропорциональна содержанию водорода и степени легированности сплава и обратно пропорциональна температуре деформации.

7. Для условий холодной деформации высокопрочных титановых сплавов переходного класса установлено, что в закалённом состоянии основным механизмом влияния водорода является повышение устойчивости Р-фазы к мартенситному превращению в процессе деформации с увеличением содержания водорода. Переход от мартенситного механизма к скольжению в однофазной 0-структуре способствует снижению усилий деформирования и повышению пластичности. Влияние водорода на сопротивление деформации и пластичность отожжённых сплавов определяется результатом конкуренции противоположных факторов: повышения дисперстности ос-фазы, вызывающего упрочнение и снижение пластичности; уменьшения степени легированности β-фазы элементами замещения из-за роста её объёмной доли, обеспечивающего снижение сопротивления деформации и рост пластичности. Первый преобладает при содержании водорода менее 0,15% (здесь и далее масс. %), второй при легировании сплавов 0,3%Н и более.

8. Установлено, что характер влияния водорода на сопротивление деформации псевдо-ос и (ос+Р)-сплавов при температурах ниже 500-=-600°С определяется объёмной долей β-фазы и степенью её легированности. На примере сплава ВТ20 показано, что для псевдо-α сплавов определяющую роль играет увеличение объёмной доли β-фазы (более прочной при этих температурах), что приводит к увеличению прочности наводороженного сплава. Для (α+β)-сплавов ( на примере ВТ25У) наибольшее влияние имеет снижение степени легированности β-фазы, поэтому наблюдается снижение сопротивления деформации наводороженного сплава.

9. Для условий горячей деформации установлено, что степень легированности сплава β - стабилизаторами существенным образом определяет эффект от легирования водородом в области низких скоростей деформации (около 10~4 с"1), близких к скоростям ползучести. Упрочнение при легировании водородом сплава ВТ25У наблюдается уже при температурах двухфазной (ос+β) - области водородсодержащего сплава, тогда как для сплава ВТ20 с меньшим содержанием β -стабилизаторов аналогичное явление имеет место лишь в β - области.

10. Установлено, что для титановых сплавов с интерметаллидным упрочнением Ti3Al в двухфазных (α+β> и (α2+β>областях характер изменения сопротивления деформации с ростом содержания водорода зависит от интенсивности увеличения объёмной доли β-фазы. При концентрации водорода (СН) менее 0,3% рост объёмной доли β-фазы опережает её растворное упрочнение водородом, поэтому сопротивление деформации быстро снижается. При СН>0,3% напротив, из-за снижения интенсивности увеличения объёмной доли β-фазы преобладает её растворное упрочнение водородом, и снижение напряжений течения с ростом СН замедляется.

Список опубликованных работ

1. Носов В.К., Щипунов Г.И., Овчинников А.В. Построение кривых текучести при изотермической осадке цилиндрических образцов // Заводская лаборатория. 1988, №5. С.82-84.

2. Овчинников А.В., Носов В.К., Елагина Л.А. и др. Водородное пластифицирование при горячей деформации титанового сплава ВТ20 // Технология лёгких сплавов. 1990, №6. С.42-48.

3. Овчинников А.В., Носов В.К., Елагина Л.А., Андреева Л.В. Влияние водорода на пластичность и сопротивление деформации жаропрочных титановых сплавов в интервале температур тёплой деформации // Технология лёгких сплавов. 1991, №6. С.12-19.

4. Гринберг В.М., Овчинников А.В., Носов В.К. Перспективы повышения эффективности изотермической штамповки жаропрочных титановых сплавов // Технология лёгких сплавов. 1991, №8. С.23-26.

5. Мамонов А.М., Ильин А.А., Овчинников А.В. Влияние водорода на фазовый состав и структуру жаропрочного титанового сплава ВТ25У // Металлы. 1995, №6. С.46-51.

6. Носов В.К., Коллеров М.Ю., Мамонов С.А., Овчинников А.В., Крастилевский А.А. Влияние водорода на деформируемость титановых сплавов ВТ22 и ВТ22И при нормальной температуре // Металлы. 1995, №6. С.95-99.

7. Овчинников А.В., Носов В.К., Мамонов С.А. Основные закономерности и области применения водородного пластифицирования титановых сплавов // Изв.Вузов. Цветная металлургия. №4, 2002. С. 26-31.

8. Носов В.К., Ильин А.А., Мамонов А.М., Овчинников А.В. Обоснование и опыт применения водородного пластифицирования при изготовлении полуфабрикатов и изделий из сплава на основе интерметаллида Ti3Al // Технология лёгких сплавов. №3, 2002. С. 18-22.

9. Мамонов А.М., Ильин А.А., Овчинников А.В., Дмитриев А.А. Влияние водородной технологии на структуру и свойства жаропрочного титанового сплава ВТ25У при изготовлении изделий // Металловедение и термическая обработка металлов. №5, 2002. С. 21-25.

10. Носов В.К., Колачёв Б.А., Овчинников А.В., Машков Е.И. О влиянии фазового состава на сопротивление деформации при сжатии сплава Ti6Al, легированного водородом // Металловедение и термическая обработка металлов. №4, 2003. С. 13-15.

11. Овчинников А.В., Носов В.К., Афонин В.Е. Особенности влияния скорости деформации на сопротивление деформации сплава ВТ20, легированного водородом // Металлы. №3, 2003. С.107-115.

12. Ильин А.А., Скворцова С.В., Овчинников А.В., Ручина Н.В. Влияние структуры сплава ВТ16 на его технологическую пластичность // Авиационная промышленность. №3, 2006. С. 43-49.

13. Овчинников А.В., Ильин А.А., Носов В.К., Щугорев Ю.Ю. Влияние фазового состава и условий деформирования на эффект «водородного пластифицирования» водородсодержащих титановых сплавов // Металлы. 2007, №5. С.69-76.

14. Ильин А.А., Мамонов А.М., Карпов В.Н., Петров Л.М., Овчинников А.В. Комплексные технологии создания износостойких высоконагруженных компонентов эндопротезов крупных суставов из титановых сплавов // Технология машиностроения. 2007, №9. С.43 – 46.

15. Овчинников А.В., Нестеров П.А., Скворцова С.В., Афонина М.Б. Влияние водорода на сопротивление деформации и пластичность сплава T-10V-2Fe-3Al в условиях холодной деформации // Технология лёгких сплавов. №3, 2007. С.91-95.

16. Овчинников А.В., Носов В .К., Афонин В.Е., Панин П.В. Основные закономерности деформации сплавов титан - водород // Технология лёгких сплавов. №3, 2007. С.96-95.

П. Овчинников А.В., Носов В.К., Ильин А.А. Получение листовых полуфабрикатов из жаропрочного титанового сплава ВТ25У с применением водородного пластифицирования // Авиационная промышленность. №4, 2007. С.29-32.

18. Овчинников А.В., Носов В .К., Щугорев Ю.Ю. Применение водородного пластифицирования для получения листовых полуфабрикатов из жаропрочного титанового сплава // Металловедение и термическая обработка металлов. №8, 2008. С.25-27.

19. Носов В.К., Овчинников А.В., Щугорев Ю.Ю. Области применения водородного пластифицирования титановых сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. №8, 2008. С.20-24.

20. Носов В.К., Овчинников А.В. Водородное пластифицирование титановых сплавов: основные закономерности и направления использования // Технология лёгких сплавов. №3, 2008. С.8-17.

21. Овчинников А.В., Поляков О.А., Носов В.К. Изотермическая штамповка заготовок лопаток из титанового сплава ВТ20 с применением технологии водородного пластифицирования // Технология лёгких сплавов. №3, 2008. С.83-89.

22. Овчинников А.В., Носов В.К., Мамонов А.М. Оптимизация водородного пластифицирования жаропрочного титанового сплава ВТ25У применительно к изотермическому деформированию // Технология лёгких сплавов. №3,

2008. С.90-95.

23. Овчинников А.В., Габидуллин Э.Р., Поляков О.А. Математическое моделирование и экспериментальное исследование абсорбции водорода титаном // Научные труды МАТИ Вып.2(74). "ЛАТМЭС", М., 1999. С. 59-63.

24. Габидуллин Э.Р., Овчинников А.В., Поляков О.А. Исследование абсорбции водорода а - титановыми сплавами // Научные труды МАТИ Вып.3(75). "ЛАТМЭС", М., 2000. С. 24-28.

25. Овчинников А.В., Мамонов С.А., Нестеров П.А. Водородное пластифицирование высокопрочных титановых сплавов в условиях холодной деформации // Доклады III Международной конференции «Водородная обработка материалов» ВОМ-2001, Донецк. 2001 г., С. 217-220.

26. Ovchinnikov A.V., Ilyin A.A, Nosov V.K, Shugorev J.J. Effect of Phase Composition and Deformation Conditions on the Hydrogen Plasticization of Hydrogen - Containing Titanium Alloys // Russian Metallurgy (Metally). Vol. 2007, No. 5. PP.402–407.

27. Носов В.К., Овчинников А.В., Щугорев Ю.Ю., Грачёв Н.А. Механические свойства сплава Ti-6Al при обратимом легировании водородом // М.: Издательский центр «МАТИ» - РГТУ, Научные труды МАТИ. 2009, вып. 16. С.4-8.

28. Дьяконов Ю.А., Кулаева Е.Н., Елагина Л.А., Андреева Л.В., Носов В.К., Овчинников А.В. Способ изготовления листов из труднодеформируемых сплавов на основе титана. АС СССР № 1541161, 1989.

29. ИльинА.А., Мамонов А.М., Петров Л.М., Скворцова С.В., Карпов В.Н., Загородний Н.В., Балберкин А.В., Надежин А.М., Овчинников А.В. Способ получения изделий из титановых сплавов и изделия, полученные этим способом. Патент РФ №2338811 от 27.02.2007.