Влияние водорода на формирование структуры и деформационное поведение ультрамелкозернистого сплава системы Ti-Al-V-Mo

Работа направлена на исследование влияния водорода на формирование ультрамелкозернистой структуры и деформационное поведение титанового сплава системы Ti- Al-V-Mo. Предварительное наводораживание сплава ВТ16 позволяет снизить величину деформации необходимую для формирования ультрамелкозернистой структуры в два раза. Присутствие водорода в твердом растворе приводит к повышению температуры перехода ультрамелкозернистого сплава ВТ16 в сверхпластическое состояние на 50 К и уменьшению температурного интервала проявления его сверхпластических свойств.

Введение …………………………………………………………………………………………17
Глава 1. Теоретическая часть……………………………………………………………….19
1.1 Ультрамелкозернистая структура и методы ее получения……………………..19
1.1.1 Деформация кручением под высоким давлением………………………………19
1.1.2 Метод равноканального углового прессования …………………………………20
1.1.3 Всестороннее прессование со сменой оси деформации ………………………22
1.1.4 Комбинированный метод, сочетающий обратимое легирование водородом
и прессование …………………………………………………………………………………..23
2 Структура и свойства титана и его сплавов в ультрамелкозернистом
состоянии ………………………………………………………………………………………..25
2.1 Структурно-фазовое состояние титана и его сплавов в
ультрамелкозернистом состоянии …………………………………………………………25
2.2 Механические свойства ультрамелкозернистых титановых сплавов………..33
2.3 Сверхпластичность ультрамелкозернистых титановых сплавов ……………..38
3 Водород в ультрамелкозернистых титановых сплавах…………………………….44
Глава 2. Постановка задачи и методика эксперимента ………………………………52
2.1 Постановка задачи ………………………………………………………………………..52
2.2 Материалы и методы …………………………………………………………………….53
2.2.1 Получение ультрамелкозернистой структуры…………………………………..54
2.2.2 Подготовка образцов для исследований ………………………………………….55
2.2.3 Микроструктурные исследования ………………………………………………….55
2.2.4 Рентгеноструктурный анализ………………………………………………………..56
2.2.5 Микротвердость…………………………………………………………………………57
2.2.6 Механические испытания…………………………………………………………….58
Глава 3. Экспериментальная часть ………………………………………………………..61
3.1 Структура и механические свойства титанового сплава ВТ16 в
ультрамелкозернистом состоянии …………………………………………………………61
3.1.1 Структура титанового сплава ВТ16 в ультрамелкозернистом состоянии..61
3.1.2 Механические свойства титанового сплава ВТ16 в ультрамелкозернистом
состоянии при комнатной температуре ………………………………………………….68
3.1.3 Термостабильность структуры и механических свойств
ультрамелкозернистого титанового сплава ВТ16 ……………………………………..72
3.1.4 Механические свойства ультрамелкозернистого титанового сплава ВТ16
при повышенных температурах ……………………………………………………………75
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………….85
4.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………………..86
4.3 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………88
4.4 Оценка готовности проекта к коммериализации………………………………….89
4.5 Инициирование проекта…………………………………………………………………91
4.6 Планирование научно-исследовательских работ …………………………………94
4.7 Продолжительность этапов работ …………………………………………………….96
4.8 Бюджет научно-исследовательских работ ……………………………………….. 100
4.9 Определение сравнительной эффективности исследования ………………… 106
Глава 5. Социальная ответственность …………………………………………………. 112
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ………. 112
5.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства……………… 112
5.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………… 113
5.2 Профессиональная социальная безопасность …………………………………… 114
5.2.1 Анализ вредных факторов производственной среды ……………………….. 116
5.2.1.1 Повышенный уровень шума…………………………………………………….. 116
5.2.1.2 Повышенный уровень вибрации ………………………………………………. 117
5.2.1.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны………………………………… 118
5.2.1.4 Отклонение показателей микроклимата……………………………………… 121
5.2.1.5 Статические физические нагрузки…………………………………………….. 124
5.2.2 Анализ опасных факторов производственной среды ……………………….. 124
5.2.2.1 Повышенная напряженность электрического поля ……………………….. 124
5.2.2.2 Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание
которой может пройти через тело человека ………………………………………….. 125
5.3 Охрана окружающей среды………………………………………………………….. 126
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………………………………… 127
5.4.1 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в лаборатории при
проведении исследований ………………………………………………………………… 128
5.4.2. Разработка порядка действия в случае возникновения ЧС ……………….. 128
Заключение …………………………………………………………………………………… 132
Список используемой литературы: …………………………………………………….. 133
Приложение А ……………………………………………………………………………….. 144

В теоретической части было изучено, что методы ИПД позволяют
получать в титане и его сплавах УМЗ состояние, обладающее высокими
прочностными характеристиками при сохранении технологической
пластичности. По методу Виккерса была измерена микротвердость титанового
сплава в крупнозернистом и ультрамелкозернистом состоянии с различной
концентрацией водорода. Были проведены исследования структурно-фазового
состояния титанового сплава ВТ16 и ВТ16-Н. При анализе экспериментальных
данных было установлено, что механические свойства зависят от концентрации
водорода и структуры сплава. Водород повышает предел текучести за счет
скопления водорода в наиболее напряженных участках образца. В интервале
более высоких температур (573 – 973) К присутствие водорода в твердом
растворе приводит к повышению температуры перехода
ультрамелкозернистого сплава ВТ16 в сверхпластическое состояние на 50 К и
уменьшению температурного интервала проявления его сверхпластических
свойств.
В процессе формирования бюджета НИР были использованы
группировки по материальным затратам, затратам на социальное оборудование,
затратам по основной заработной плате, затратам по дополнительной
заработной плате, отчислениям во внебюджетные фонды. Всего бюджет с
учетом прибыли и НДС составил 439097,5 рублей. Однако, оценка его
экономического эффекта и эффективности не корректна.
В процессе рассмотрения безопасности и гигиены труда при
осуществлении работ с вакуумной установкой ПВ-3012М были выявлены
опасные и вредные факторы рабочей зоны, их причины и средства защиты от
чрезвычайных ситуаций.