Zwei{0}}Phasen-Titanlegierungen werden aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie im Triebwerksbau eingesetzt. Die Verbesserung ihrer Haltbarkeit ist jedoch eine dringende Aufgabe bei der Entwicklung und Produktion von Gasturbinentriebwerkskomponenten wie unter Druck stehenden Schaufeln und Scheiben, die im Betrieb hohen Zugbelastungen ausgesetzt sind.
Derzeit werden zwei-submikrokristalline Titanlegierungen weltweit häufig für die Herstellung von Gasturbinentriebwerkskomponenten verwendet, die unter hohen zyklischen Belastungen und hohen Temperaturen von 201–351 Grad arbeiten. Bisher wurde die Dauerfestigkeit von Titanlegierungen in diesem Betriebstemperaturbereich jedoch nicht untersucht. Wissenschaftler der Fakultät für Mechanik und Technologie der Polytechnischen Universität Perm untersuchten die Eigenschaften der Ti-6Al-4V-Legierung, die aus Aluminium, Vanadium und Titan besteht, und bewerteten die Legierung bei der maximalen Temperatur von 351 Grad.
Den Forschern zufolge wurde der Test mit warmgewalzten Ti-6Al-4V-Legierungsstäben mit einem Durchmesser von 20 Millimetern durchgeführt, die einer Standardwärmebehandlung unterzogen wurden: Härten bei einer Temperatur von 966 Grad und Glühen bei einer Temperatur von 676 Grad für vier Stunden; Danach wurden die Stäbe in vier Extrusionen mit gleichem Winkelwinkel bei einer Temperatur von 651 Grad verarbeitet; und schließlich wurden sie mechanischen Zugversuchen sowohl bei Raumtemperatur als auch bei einer Temperatur von 351 Grad unterzogen.
Alle für die Ermüdungsprüfung verwendeten Proben wurden durch Drehen und mechanisches Polieren hergestellt und die Mikrostruktur des Materials im Längsschnitt der Stäbe mit einem Transmissionselektronenmikroskop analysiert.
Die ultrafeine kristalline Legierung Ti-6Al-4V, die durch Strangpressen mit äquidistantem Winkel erhalten wurde, zeigte im Vergleich zur grobkristallinen Legierung eine höhere Zugfestigkeit und höhere Festigkeit bei einer Betriebstemperatur von 351 Grad. Die Forschung wurde entsprechend den nationalen Aufgaben im Rahmen des akademischen strategischen Führungsprogramms „Pioneers-2030“ durchgeführt. Die Polytechnische Universität Perm hat für 2021 im Rahmen des Programms „Initiative-2030“ einen Zuschuss von 100 Millionen Rubel erhalten.
