Аннотация:Известно, что титан очень сильно взаимодействует с водородом, это связано с тем, что водород обладает высокой диффузионной подвижностью, при этом возникает явление водородного охрупчивания. Поэтому, так как большинству разрушений предшествует стадия локализации деформаций, то интерес представляет изучение влияния избыточного содержания водорода на локализацию деформаций.
Исследовался двухфазный (α + β) титановый сплав марки ВТ-6. В испытаниях применялись образцы двух типов: исходные и образцы с повышенным содержанием водорода в кристаллической решетке. Перед экспериментами 6 образцов наводораживались в лаборатории Московского Авиационного Института термодиффузионным способом в аппаратуре Сивертса до содержания водорода CH 0.1%, 0.28% и 0.6% по массе образца. Подготовка и проведение механических испытаний производилась в НИИ механики МГУ им. М.В. Ломоносова. Суммарно было проведено 15 экспериментов с длительностью испытаний от нескольких часов до трех недель. Для исследования влияние водорода эксперименты проводились при двух значениях начального растягивающего напряжений.
Для определения момента времени в эксперименте, при котором в образце образуется шейка, использовался разработанный критерий 4(t), принимающий значения 0 или 1, при отсутствии или наличии шейки соответственно.
В результате проведенных экспериментов можно видеть, что водород существенно снижает время до разрушения тем больше, чем концентрация водорода в образце выше. В данных экспериментах пластичность образцов под действием водорода, оцененная по скорости равномерной ползучести, увеличивается в 5 раз для концентрации CH = 0.1 % и более чем в 10 раз для концентрации водорода CH = 0.28 %.
Влияние водорода наиболее сильно заметно на времени до разрушения. При начальном напряжении 0 = 345 MPa для концентрации водорода CH = 0 % и CH = 0.1 % время t* уменьшается в 2.8 раз, а в сравнении с CH = 0.28 % время t* уменьшается почти в 8 раз. Под действием избыточного содержания водорода в кристаллической решетке время локализации существенно сокращается. Время локализации для CH = 0 % в среднем по трем экспериментам (№6, 12 и 14) составляет 83 % от времени до разрушения, для эксперимента №13 (CH = 0.1 %) оно составляет 48 %, а для эксперимента №10 (CH = 0.28 %) оно составляет всего 36 %. При этом предельная деформация p*соответствует статистическому разбросу для таких экспериментов, поэтому можно заключить, что при повышении водорода в образце деформирование происходит в основном только в зоне локализации. Заметного утонения шейки при разрушении не обнаружено.
Водород, внедренный в структуру титанового сплава VT-6, значительно снижает время однородного деформирования и приводит к крайне раннему образованию локализации деформаций ползучести, что обязательно должно быть учтено в технологических процессах обработки титанового сплава, при которых дополнительно внедряется водород для снижения усилий формоизменения.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации МК-4321.2018.1.
