name: Повышение коррозионных характеристик титановых сплавов для морской техники модифицированием (микролегированием) элементами платиновой группы
keyword_list: титановые сплавы распределение рутения объемное микролегирование коррозионная стойкость теплообменное оборудование модифицирование сплава
abstract: Актуальность диссертации:
  Совершенствование элементов конструкции теплообменного оборудования и морской техники требует создания и освоения производства новых конструкционных материалов, обладающих повышенными характеристиками работоспособности. Теплостойкий титановый сплав композиции Ti-Al-Zr, позволивший решить проблему ресурса парогенераторов (ПГ) транспортных ядерных энергетических установок (ЯЭУ), в определенных экстремальных условиях может получать коррозионные повреждения, что требует повышения его коррозионной стойкости. Эксплуатация титановых трубных систем ПГ транспортных ЯЭУ при нарушении режимов эксплуатации (засолении воды 2-го контура) может приводить к повышенной коррозии и образованию питтингов, в отдельных местах к щелевой коррозии, что в сочетании с вибрационными нагрузками снижает работоспособность ПГ. 
  Морские титановые сплавы композиций Ti-Al-Zr, Ti-Al-V Ti-Al-V-Mo, успешно эксплуатируются в составе морских конструкций. Но с увеличением прочности в отдельных случаях наблюдаются их коррозионные повреждения. Влияние эксплуатационных воздействий, характерных для морских конструкций, хорошо исследовано. Тем не менее, исследования коррозионного растрескивания при различных режимах нагружения (длительное статическое, медленное деформирование) осуществлены в недостаточном объеме. Механизмы коррозионного растрескивания морских титановых сплавов с повышенной прочностью носят электрохимический характер и могут зависеть от скорости деформирования, наложения дополнительной поляризации и других факторов, что исследовано не в полном объеме. 
  Сопоставление химического состава отечественных и зарубежных титановых сплавов демонстрирует, что коррозионостойкие зарубежные сплавы, как правило, дополнительно легированы элементами платиновой группы. Таким образом, одним из перспективных путей повышения коррозионной стойкости морских и теплостойких титановых сплавов является модифицирование их состава элементами платиновой группы.
  Цель работы: повышение коррозионной стойкости морских титановых сплавов модифицированием элементами платиновой группы при эксплуатации морской техники и энергетического оборудования в экстремальных условиях.
  Научная новизна работы определяется следующим:
  1. Установлены особенности распределения в микроструктуре катодного модификатора и определены значения локального содержания рутения в разных классах сплавов титана: в α сплаве – в виде агломераций на границах зерен в районах остаточной β- фазы (до 3,6 %); в псевдо-α сплаве – в прослойках β-фазы (до 1,21 %) и в псевдо-β сплаве – распределенным в матрице β-фазы (до 0,29 %).
  2. Предложена модель влияния катодного модифицирования на коррозионную стойкость в экстремальных условиях для различных классов титановых сплавов, учитывающая особенности распределения рутения в структуре сплава и его пассивирующую способность при различной локальной концентрации.
  3. Обосновано, что увеличение стойкости к щелевой, горячей солевой коррозии и циклической прочности за счет микролегирования рутением (до   0,15 %) сплавов титана и нанесения защитных покрытий, содержащих рутений, приводит к повышению работоспособности морских конструкций и теплообменного оборудования.
  4. Установлено, что рутений не однозначно влияет на сопротивление коррозионному растрескиванию в синтетической морской воде титановых сплавов различных классов: α сплав - не чувствителен к коррозионному растрескиванию и эффект не проявляется; для псевдо-α сплава коэффициент интенсивности напряжения (КQSCC) повышается почти в два раза; для псевдо-β сплава - на 17 %, что обусловлено различной структурой сплавов, а также отличием в распределении катодного модификатора (рутения) по фронту трещины.
  Практическая значимость:
  1. Разработаны руководящие документы, которые внедрены в НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей»:
  - РД5.АЕИШ.3623-2013 «Определение стойкости к щелевой и питтинговой коррозии титановых сплавов. Методика»;
  - РД5.АЕИШ.3649-2013 «Определение стойкости титановых сплавов к коррозионному растрескиванию методом трехточечного изгиба при медленном деформировании. Методика» (методика согласована с ФГУП «Крыловский ГНЦ»);
  2. Методики испытаний используются лабораторией «Титан-Тест Прометей», функционирующей на базе НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей», а методика на щелевую коррозию, также опробована в АО «ОКБМ Африкантов» на титановых образцах композиции Ti-Al-Zr-Ru, изготовленных в промышленных условиях АО «ЧМЗ» (Акт внедрения АО «ОКБМ Африкантов»).
  3. Изготовлены опытные партии поковок из титановых сплавов микролегированных рутением (Ti-Al-Zr, Ti-Al-V, Ti-Al-V-Mo и Ti-Al-Mo-Nb), и выпущены технические условия ТУ 1825-163-07516250-2015 «Поковки из титановых сплавов марок 5Вкс и 37кс. Технические условия. Опытная партия».
  4. Изготовлены опытно-штатные партии труб из титанового сплава композиции Ti-Al-Zr, микролегированного рутением и палладием. Выпущены технические условия ТУ 1825-156-07516250-2015 «Трубы бесшовные холоднодеформированные из титановых сплавов, легированных рутением и палладием. Технические условия» (Акт внедрения АО «ЧМЗ»).
chairman_dissertation_council.name: Алексей
chairman_dissertation_council.surname: Орыщенко
chairman_dissertation_council.patronymic: Сергеевич
chairman_dissertation_council.position: Генеральный директор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Член-корреспондент РАН
chairman_dissertation_council.wos_research_id: ААС-5737-2021
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 6506951745
chairman_dissertation_council.rinc_id: 546248
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Алексей
organization_supervisor.surname: Орыщенко
organization_supervisor.patronymic: Сергеевич
organization_supervisor.position: Генеральный директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 53.49.15
rubrics.name: Структура и свойства цветных металлов и сплавов и композиционных материалов на их основе
oecds.code: 02.05.PZ
oecds.name: METALLURGY & METALLURGICAL ENGINEERING
speciality_codes.name: Материаловедение (по отраслям)
speciality_codes.code: 05.16.09
supervisors.fio: Леонов В.П.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Сварка, родственные процессы и технологии
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Ланин А.А.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Материаловедение (по отраслям)
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Александров А.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Материаловедение (по отраслям)
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: НИЦ "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" - ЦНИИ КМ "ПРОМЕТЕЙ"
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ "ПРОМЕТЕЙ" ИМЕНИ И.В. ГОРЫНИНА НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ"
protection_organization.ogrn: 1037843061376
protection_organization.supervisor_name: АЛЕКСЕЙ
protection_organization.supervisor_surname: ОРЫЩЕНКО
protection_organization.supervisor_patronymic: СЕРГЕЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Правительство Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные унитарные предприятия
author_organization.short_name: НИЦ "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" - ЦНИИ КМ "ПРОМЕТЕЙ"
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ "ПРОМЕТЕЙ" ИМЕНИ И.В. ГОРЫНИНА НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ"
author_organization.ogrn: 1037843061376
author_organization.supervisor_name: АЛЕКСЕЙ
author_organization.supervisor_surname: ОРЫЩЕНКО
author_organization.supervisor_patronymic: СЕРГЕЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Правительство Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные унитарные предприятия