BG108742A

BG108742A - Метод за обработка на бета-титанови сплави

Info

Publication number: BG108742A
Application number: BG108742A
Authority: BG
Inventors: Brian Marquardt
Original assignee: Ati Properties, Inc.
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2005-03-31
Also published as: NO20042923L; US20030168138A1; WO2003052155A1; TW593706B; EP1466028A1; BR0214771A; RU2004121454A; AU2002322053A1; EP1466028A4; CA2468263A1; JP2005527699A; PL369514A1; CN1602369A

Abstract

Настоящото изобретение се отнася до метод за обработка на бета-титанова сплав, включващ етапи на студена обработка на сплавта и след това директно стареене на сплавта за общо време на стареене по-малко от 4 h. За осъществяване на метода може да бъде използвана всяка бета-титанова сплав, например сплавта Ti-38-644. Той може да включва преработване на сплавта в промишлено изделие, например прът, тел, спираловидна пружина. Методът може да се използва за производство на изделия с висока якост на опън при запазване на пластичността. Бета-титановата сплав включва, например, следните компоненти в тегл.%: 3.0-4.0 алуминий, 7.5-8.5 ванадий, 5.5-6.5 хром, 3.5-4.5 молибден, 3.5-4.5 цирконий и титан. Сплавта може да бъде горещо или студено обработена до постигане на 5 до 60% редукция на площта на напречното й сечение и подложена на директно стареене за общо време по-малко от 4 h. а

Description

2776/04-ГП

МЕТОД ЗА ОБРАБОТКА НА БЕТА-ТИТАНОВИ СПЛАВИ

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод за обработка на титанови сплави и по-специално на бета-титанови сплави. Методът от настоящото изобретение включва студена обработка на бета-титанова сплав и следващо директно стареене на сплавта в продължение на по-малко от 4 часа.

Предшестващо състояние на техниката

Уникалните свойства на титановите сплави позволяват

тяхното използване в редица приложения, изискващи висока корозионна устойчивост, голяма якост и малко тегло на материала. По финансови съображения в приложенията, изискващи корозионна устойчивост, често се използват нискоякостни несплавени валцовани титанови изделия. Несплавеният титан може да бъде преработен във вид на съоръжение, което се използва например за химическа обработка, обезсоляване и добив на енергия. Обратно, високоефективните приложения често използват високоякостни титанови сплави по много селективен начин в зависимост от някои конструкционни фактори, включващи изисквания за тегло, якост, пластичност и надеждност. За да бъдат посрещнати изискванията на специализираната им употреба, сплавите, предназначени за приложения с високи експлоатационни качества, обикновено са много стриктно обработени, което води до допълнителни средства в сравнение с употребата титана в корозионна среда. Въпреки това комбинацията от висока якост и твърдост, благоприятна пластичност, ниска плътност и добра корозионна устойчивост, присъщи на различните титанови сплави, полезни при нискодо среднотемпературни съществени икономии приложения, дава възможност за на тегло при конструкции за въздухоплавателната и космическата техника и други високоефективни приложения. Такива икономии на тегло често компенсират повишените цени, свързани с обработката на титановите сплави.

Една титанова сплав може да бъде класифицирана като един от няколкото металургични типове, например алфа, почти алфа, алфа-бета- или бета. Бета-титановите сплави са особено подходящи за конструкции за въздухоплавателната и космическата техника. Горещо обработените бета-титанови сплави могат да бъдат обработени на студено до крайна или почти крайна форма. Процесът на студена обработка придава високи нива на якост и/или благоприятно съотношение пластичност/якост на сплавите. Някои спесификации на материали за въздухоплавателната и космическата техника Aerospace Material Specifications, AMS 4957A и AMS 4958A, определят препоръчителните условия на обработка за бетатитановата сплав Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo (цитирана тук като сплав Ti-3 8-644) за производство на цилиндричен прътов материал или тел за използване главно за винтови пружини за въздухо-плавателната и космическата техника. Обикновено приложенията за пружини за въздухоплавателната и космическата техника изискват висока якост на опън, ниска плътност и корозионна устойчивост. Сплавта Ti-3 8-644 съдържа по отношение на теглото 3.0 до 4.0% алуминий, 7.5 до 8.5% ванадий, 5.5 до 6.5% хром, 3.5 до 4.5% молибден, 3.5 до 4.5% цирконий, максимум 0.14% кислород, максимум 0.05% въглерод, максимум 0.03% азот и останалото титан. AMS 4957В налага някои допълнителни ограничения върху състава на сплавта, включващи максимум 0.30% желязо, максимум 0.10% паладий, максимум 300 ppm водород, максимум 50 ppm итрий и максимум 0.40% общо остатъчни елементи. Съгласно спецификациите AMS сплавта се подлага на стареене чрез загряване до температура в интервала от 850°F до 1050°F (454°С до 566°С) и оставяне при избраната температура ±10°F (6°С) от шест до двадесет часа.

Минималните изисквани якостни свойства на опън, определени съгласно ASTM Е8 или ASTM Е8М - който е подходящ, зависят от номиналния диаметър на крайния цилиндричен прътов материал или тел, но в никакъв случай не трябва да бъдат по-ниски от минимална якост на опън 180 ksi, минимално удължение 8% и минимално намаление на площта (RA) 20%.

Независимо дали титановата сплав е алфа, почти алфа, алфа-, бета- или бета-металургичен тип, свойствата й се влияят от химическия състав на сплавта, от приложената топлинна обработка и от други фактори. Означенията на металургичния тип се отнасят до преобладаващата кристална фаза, присъстваща в микроструктурата на сплавта при стайна температура. При стайна температура металният титан има плътна хексагонална кристална структура (hep), означавана като алфа. При повишена температура тази структура може да бъде трансформирана в обемноцентрирана кубична (Ьсс) кристална структура (бета). Температурата, при която се извършва тази трансформация, се означава като температура на бета-прехода. Температурата на бета-прехода за една търговски чиста титанова сплав е около 1625°F (885°С). Някои сплавяващи се елементи, прибавени към чистия титан, спомагат за образуването на едната или другата алфа- и бетакристални структури. Елементи, които благоприятстват алфаструктурата, се наричат алфа-стабилизатори, а елементи, които благоприятстват бета-структурата, се наричат бетастабилизатори. Алуминият например е алфа-стабилизатор и следователно прибавянето на алуминий към титановата сплав повишава температурата на бета-прехода. Хромът, желязото, молибденът и ванадият са бета-стабилизатори и тяхното прибавяне понижава температурата на бета-прехода, стабилизирайки бета-структурата при ниски температури. Относителните количества на алфа- и бета-стабилизаторите в една сплав и приложената върху сплавта топлинна обработка определят дали микроструктурата на сплавта в определен температурен обхват е предимно единична алфа-фаза, единична бета-фаза или смес от алфа- и бета-фази.

Свойствата на титановата сплав са свързани с микроструктурата й. Двуфазните алфа-бета-сплави обикновено показват по-голяма якост на опън в сравнение с еднофазните алфа-сплави или еднофазните бета-сплави. Също така алфабета-сплавите могат да бъдат допълнително заякчени чрез гореща обработка, тъй като микроструктурата им може да бъде изменена чрез регулиране на циклите на загряване, бързо охлаждане и стареене.

Много бета-титанови сплави са сплавени с повече от един бета-стабилизатор. С достатъчно количество бетастабилизатор и подходящо регулиране на топлинната обработка и охлаждането бета-фазата може да бъде запазена при сравнително ниски температури - под нормалната температура на бета-прехода на сплавта. Например бетафазата може да бъде съхранена в титановата сплав чрез бързо охлаждане от температури, по-високи и равни на температурата на прехода, например чрез бързо охлаждане. Титановата сплав обаче трябва да съдържа достатъчни количества бета-стабилизатори, за да се предотврати превръщането на бета-фазата в алфа-фаза чрез мартензитова трансформация. Титановите сплави, съдържащи бетастабилизатори в количества, достатъчни да понижат температурата на мартензитова трансформация на сплавта до температура под стайната, но недостатъчни да понижат бетапрехода до температура под стайната, са известни като метастабилни бета-титанови сплави. Метастабилните бетатитанови сплави могат да запазват най-малкото част от бетаструктурата си след топлинна обработка и охлаждане до стайна температура. Както се използват тук, цитиранията на бета-титанова сплав се отнасят до метастабилна бета-титанова сплав, както е описана по-горе.

Освен това, ако не е посочено друго, всичките цифри, изразяващи количества на ингредиенти, време, температури и т.н., използвани в настоящятя спецификация и претенциите, трябва да се тълкуват във всички случаи като модифицируеми благодарение на термина около. Съответно, ако не е цитирано обратното, числените параметри в настоящата спецификация и в претенциите са дадени с приблизителни стойности, които могат да варират в зависимост от желаните свойства, предвидени с настоящото изобретение. Най-малкото и не като опит да се ограничи принципа на еквивалентите до обхвата на претенциите, всеки числен параметър трябва да бъде тълкуван в светлината на множеството докладвани значими числа и чрез прилагане на ординерните методи на закръгляване.

Въпреки че редиците числа и параметри, очертаващи широкия обхват на изобретението, са приблизителни, дадените в отделните примери числени стойности са посочени колкото се може по-прецизно. Всяка числена стойност обаче може да включва в себе си някои грешки, получени неизбежно от стандартното отклонение, което се улавя в съответните опитни измервания.

Едно изпълнение на настоящото изобретение включва обработка на бета-титанова сплав по метод, включващ етапи на студена обработка на сплавта и след това директно стареене на сплавта за общо време на стареене по-малко от 4 часа. Бета-титановата сплав може да бъде например сплавта Ti-38-644. Методът може да включва преработка на сплавта в изделие, например прът, тел или винтова пружина.

Друго изпълнение на настоящото изобретение е метод за изработване на пружина или друго промишлено изделие от бета-титанова сплав. Бета-титановата сплав може да бъде например сплав, съдържаща в тегловни проценти 3.0% до 4.0% алуминий, 7.5 до 8.5% ванадий, 5.5 до 6.5% хром, 3.5 до 4.5% молибден, 3.5 до 4.5% цирконий и титан. Сплавта е горещо обработена, студено обработена до постигане на 5% до 60% редукция на площта на напречното сечение и е подложена на директно стареене за по-малко от 4 часа. Както се използва тук, терминът студена обработка се дефинира като различни методи на обработка, провеждани при

Ί

температура, по-ниска от температурата на ефективно стареене на сплавта. Студената обработка на титановата сплав следователно може да бъде извършена при температури под температурата на бета-прехода на сплавта. Студената обработка перманентно деформира обработвания детайл, който не се връща към изходната си форма при отстраняване на натоварването, предизвикващо деформацията. Степента на студена обработка обикновено се определя от процентното намаление на площта на напречното сечение на обработвания детайл. Следователно 5% редукция на площта на напречното сечение, получена при студената обработка се отнася до намаление на площта на напречното сечение на обработвания детайл след студената обработка с 5%. В изпълненията на настоящото изобретение може да бъде използван всеки един метод на студена обработка. Приложимите методи на студена обработка включват, но без да се ограничават до тях, пресоване, изтегляне, изтегляне на тел, изтегляне на тръба, дълбоко изтегляне, валцоване, профилиране, екструдиране, студено формоване, пресоване на прътов материал през дюза, щанцоване, коване, методи на обтягане, изтегляне на проводник и изтегляне на струг.

Студената обработка може да бъде използвана за подобряване на механичните свойства на една сплав, в това число твърдост, граница на провлачане и якост на опън. По време на студената обработка обаче може да се понижи пластичността. Пластичността е мярка за способността на материала да се деформира, без да се скъса. Удължението или RA при изпитването на опън обикновено се използва като мярка за пластичността на материала. Методът от настоящото изобретение може да бъде използван за повишаване якостта на бета-титанови сплави при запазване на добра пластичност и значително повишаване на устойчивостта на стареене на сплавта.

Получена е бета-титанова сплав и е обработена по метода от настоящото изобретение. След това свойствата й са сравнени със същата по състав сплав, обработена като е използван конвенционален метод, включващ етапи на студена обработка и гореща обработка. Това изпитване е описано подробно по-долу.

Получена е стопилка от Ti 38-644 сплав и е излята под формата на слитък. Сплавта има приблизителния състав в тегловни проценти, показан на Таблица 1. Първият слитък е горещо валцован при температура не по-висока от 1750°F, отгрят е и е охладен на въздуха.

Ti	А1	V	Сг	Zr	Мо	0	Fe	С	N
Бал.	3.42	7.84	5.95	3.98	4.15	0.08	0.13	0.01	0.006

Таблица 1: Състав на първия слитък

Една част от горещо валцования, отгрят (откален) и въздушно охладен слитък е обработена по метода от настоящото изобретение. Друга част от горещо валцования, отгрят и въздушно охладен слитък е обработена по конвенционалния начин, за да бъдат сравнени методите. Частта, обработена по конвенционалния начин, е обработена на горещо, след това е закалена и впоследствие е подложена на стареене. Параметрите на горещата обработка са променяни, за да се въздейства върху механичните свойства. Както е известно в практиката, закаляването е етап на гореща обработка, при който сплавта се загрява до подходяща температура и се държи при тази температура за период от време, достатъчен да накара един или повече от сътавните компоненти на сплавта да премине в твърд разтвор. След това сплавта се охлажда бързо, така че тези един или повече компоненти да бъдат задържани в разтвора. Закаляване на една сплав обикновено се прави, за да се повиши пластичността й при дадена якост.

Няколко варианта на метода на конвенционална гореща обработка са сравнени с метода от настоящото изобретение. Таблица 2 съдържа резултатите от изпитването на опън при стайна температура на сплавта от Таблица 1, обработена по конвенционален метод на гореща обработка при различни условия. Всичките свойства на опън, дадени в Таблица 2, са определени съгласно ASTM Е 8. Изпитването на опън е използвано за определяне на граничната якост на опън (UTS), 0.2% граница на провлачане, удължение и RA на опитните детайли. RA и удължението са мярка за пластичността на изпитваните детайли. Удължението е мярка за разтеглянето на опитния детайл, когато е подложен на натоварване. При изпитването на опън удължението е увеличение на еталонната дължина, измерена след скъсване на образец с еталонна дължина, изразено обикновено в проценти от началната еталонна дължина, маркирана върху опитния образец.

Закаляване темпер. & време при темпер.	Охлаждане след закаляване	Температура и време на стареене	Охлаждане след стареене	UTS (ksi)	0.2% YS (ksi)	Удължение (%)	RA (%)	Модул
както е	както е	както е	както е	128	126	30	67	12.5
валцован	валцован	валцован	валцован

1400°F/l ч	гасене във вода	не	не	130	128	24	61	12.8
1400°F/l ч	гасене във вода	900°F/8 ч	въздушно охлаждане	148	138	17	47	13.8
1400°F/20’	въздушно охлаждане	900°F/8 ч	въздушно охлаждане	174	160	17	37	14.1
1400°F/ 20 мин	въздушно охлаждане	900°F/l6 ч	въздушно охлаждане	193*	180	5*	3*	14.9
1400°F/ 20 мин	въздушно охлаждане	900°F/24 ч	въздушно охлаждане	193*	179	5*	4*	14.8
1400°F/ 20 мин	въздушно охлаждане	950°F/8 ч	въздушно охлаждане	167	155	20	46	13.8
1400°F/ 20 мин	въздушно охлаждане	950°F/16 ч	въздушно охлаждане	184	170	18	43	14.9
1400°F/ 20 мин	въздушно охлаждане	950°F/24 ч	въздушно охлаждане	186	174	14	35	14.8

* = скъсва се близо до марката

Таблица 2: Свойства на Ti-3 8-644 сплав, обработена по конвенционален път

Опитните детайли, описани в Таблица 2, са горещо валцовани от заготовки с диаметър 4 инча до пръти с диаметър 0.569 инча и са закалени преди да бъдат подложени на стареене. Данните в Таблица 2 показват ясно, че за постигане на голяма якост - по-голяма от 180 ksi, на сплавта са необходими продължителни времена на стареене - повече от 8 часа. И при двата тествани метода на закаляване (1400°F (760°С) в продължение на 1 час и 1400°F (760°С) в продължение на 20 минути) конвенционалният метод изисква повече от 8 часа стареене, за да се постигне минималната якост на опън за прът и тел от Ti-38-644, специфицирани в AMS 4957А и AMS 4958В. Според изискванията на AMS

4958А след горещото валцоване и закаляване бета-титановата сплав трябва да бъде студено обработена до 5% редукция на площта на напречното сечение. AMS 4958А изисква също така сплавта да бъде подложена на температурите на стареене наймалко 12 часа. Освен това, при закаляване и стареене при повишени температури върху повърхността на сплавта може да се образува оксиден слой. AMS 4958А изисква етап на байцване с киселина за отстраняване на този слой.

Описание на изпълненията на изобретението

Времето на стареене на една сплав може да бъде определено и изразено чрез различни критерии. Например, продължителността на процеса стареене може да бъде дефинирана като времето, през което сплавта е изложена на температурата на стареене в пещ, или като общото време, през което повърхността или вътрешността на сплавта е поддържана в температурния интервал на стареене. Ако не е отбелязано друго, всичките времена на стареене, дадени тук за изпълненията на настоящото изобретение, са общите времена, ©през които сплавта е изложена на условията на околната среда при приблизително желаната температура на стареене. Стареенето на опитния детайл, описано в примерите, е проведено в лабораторна пещ. По-ефикасни начини на загряване на сплавта, например в конвекционна пещ, могат да осигурят по-бърз пренос на топлина до сплавта и по-този начин да намалят минималното време на стареене, необходимо да придаде желаните свойства на сплавта. Методът от настоящото изобретение не се ограничава до описаните тук изпълнения, в това число до използваното за стареенето на специфично съоръжение, а включва и редица други изпълнения. Оттук следва, че представените тук изпълнения на настоящото изобретение са само примери на изобретението и не ограничават неговия обхват.

Едно изпълнение на метода от настоящото изобретение включва дирекно стареене на бета-титанова сплав в продължение на по-малко от 4 часа след етап на студена обработка. Преди студената обработка бета-титановата сплав може да не бъде обработвана. След горещата преработка и преди студената обработка сплавта също може да бъде отгрята. Предпочитаната температура на отгряване на бетатитановите сплави е 1425°F (774°С). Показано е, че якостта и пластичността са почти еднакви при опитните детайли, които са отгрети, и при опитните детайли, които не са отгрети преди студената обработка и стареенето по метода от настоящото изобретение.

Особеностите и предимствата на изпълненията на настоящото изобретение могат да бъдат по-добре разбрани от съпътстващите фигури, в които:

Фиг. 1 е графика, изобразяваща ефекта на времето на стареене върху граничната якост на опън (UTS), 0.2% граница на провлачане, удължението и намалението на площга (RA) на сплав Ti-38-644, подложена на студена обработка до 13% или 15% редукция на площта на напречното сечение и на стареене при 950°F (510°С);

Фиг. 2 е графика, изобразяваща ефекта на времето на стареене и температура на стареене върху UTS на сплав Ti38-644, подложена на студена обработка до 13% или 15% редукция на площта на напречното сечение и на стареене при 950°F (510°С), 1000°F (538°С) и 1050°F (566°С); и

Фиг. 3 е графика, изобразяваща ефекта на времето на стареене и температура на стареене върху RA на сплав Ti-38644 сплав, подложена на студена обработка до 13% или 15% редукция на площта на напречното сечение и на стареене при 950°F (510°С), 1000°F (538°С) или 1050°F (566°С).

Опитни детайли от сплавта от Таблица 1 са обработени съгласно метода от настоящото изобретение. Очевидно е, че методът от настоящото изобретение е приложим и към други композиции сплави и не се ограничава до прилагане на описания тук метод. Чрез използване на настоящото изобретение може да бъде получена относително високоякостна бета-титанова сплав за сравнително къс период от време при запазване на пластичността й. Изпълненията на настоящото изобретение са описани в Таблици 3-9. Във всеки един случай опитните детайли след етап на студена обработка са подложени на директно стареене за време на стареене помалко от 4 часа. Дирекното стареене на сплавта включва стареене на сплавта след обработка без междинен етап на топлинна обработка, например като закаляване. Директното стареене не изключва провеждането на други етапи на обработка след студената обработка на сплавта и преди стареенето й. Тези процеси могат да бъдат например механични процеси като шевинговане или химични процеси като байцване. В таблиците са описани етапите на използвания метод и механичните свойства на обработените образци сплав, получени при изпитването на опън при стайна температура.

Таблици 3-9 описват изпълнения на метода от настоящото изобретение, приложени към бета-титанова сплав, която има състава, даден в Таблица 1. Степента на студената обработка може да бъде произволна, като в едно изпълнение на метода от настоящото изобретение бета-титановата сплав е студено обработена за предпочитане от най-малко 5% редукция на площта на напречното сечение до 60% редукция на площта на напречното сечение. Дори повече се предпочита студената обработка на бета-титановата сплав да обхваща помалко от 35% редукция на площта на напречното сечение. Повече предпочитано изпълнение на метода от настоящото изобретение включва студена обработка на бета-титановата сплав до редукция между 15% и 35%. По отношение на Таблица 3 опитните детайли са горещо валцовани, студено изтеглени до постигане на 8% редукция на площта на напречното сечение и след това са подложени на директно стареене при температурите и времената, показани в таблиците. Преди студеното изтегляне опитните детайли, описани в Таблица 3, са също така отгрети и безцентрово шлифовани. Изпълненията, дадени в Таблица 3, показват висока якост (UTS над 170 ksi) и запазване на пластичността (повече от 8% удължение и намаление на площта по-голямо от 20%) при по-малко от 4 часа директно стареене. В описаните изпълнения се постигат стойности за UTS по-големи от 180 ksi и равни на 199 ksi. Най-високите стойности за UTS се постигат при температура на стареене 950°F (510°С), при която за общо време на стареене само 166 минути се достигат стойности за UTS от 199 ksi. Най-голямата пластичност, определена по относителното удължение и RA, се постига при по-високата температура на стареене 1050°F (566°С).

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	UTS (MPa)	0.2% YS (ksi)	0.2% YS (MPa)	Удължение (%)	RA (%)	Модул
-	0	140.5	969	132.5	913	19	61	12.0

950 [510]	166	199.0	1372	182.2	1256	14	41	14.4
950 [510]	170	197.5	1362	180.6	1245	14	35	13.4
1000(538]	125	186.7	1287	168.7	1163	18	42	14.2
1000(538]	200	186.0	1282	167.5	1155	18	41	14.9
1050(565]	133	175.1	1207	156.9	1082	20	49	14.4
1050(565]	182	172.8	1191	155.3	1071	21	52	14.5

Таблица 3: Резултати от изпитване на опън за изпълнения на настоящото изобретение при студена обработка с 8% редукция на площта на напречното сечение

Таблица 4 описва изпълненията на настоящото изобретение, при които опитните детайли са горещо валцовани, изтеглени са на студено до 13% редукция на площта на напречното сечение и са подложени на директно стареене. След валцоването в горещо състояние и преди студеното изтегляне изпълненията, описани в Таблица 4, са допълнително отгрети и безцентрово шлифовани. Изпълненията на метода от настоящото изобретение в Таблица 4 показват значително нарастване на якостта само след 20 минути от общото време на стареене. Допълнителното стареене при температури на стареене 950°F (510°С) и 1000°F (538°С) води до нарастване на якостта до стойност, по-голяма от заложената в спецификациите AMS 4958А и 4957В. Опитните детайли, старели при 1050°F (565°С), обаче не добиват якост, така висока като тази на опитните детайли, старели при по-ниски температура на стареене. Опитните детайли, старели при 1050°F (565°С), запазват по-голяма степен на пластичност, определена от удължението и намалението на площта.

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	UTS (MPa)	0.2% YS (ksi)	0.2% YS (MPa)	Удължение (%)	RA (%)	Модул
както са изтеглени	както са изтеглени	145.3	1002	137.5	948	17	55	11.0
950 [510]	20	172.8	1191	163.1	1124	21	50	13.7
950 [510]	166	203.5	1403	187.1	1290	14	32	15.0
950 [510]	170	202.9	1399	185.8	1281	15	36	15.1
1000[538]	20	168.7	1163	156.8	1081	24	51	14.4
1000[538]	125	189.9	1309	172.1	1186	18	44	14.7
1000[538]	200	189.8	1308	173.3	1195	16	41	15.0
1050[565]	20	164.4	1133	151.3	1043	26	51	14.4
1050[565]	133	178.7	1232	161.7	1115	20	47	14.4
1050[565]	182	176.6	1217	159.3	1098	20	52	14.0

Таблица 4: Резултати от изпитване на опън за изпълненията на настоящото изобретение при 13% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка

Таблица 5 описва изпълнения на настоящото изобретение, при които опитните детайли са горещо валцовани, изтеглени са на студено до 13% редукция на площта на напречното сечение и са подложени на директно стареене по начин, подобен на този от изпълненията, показани в Таблица 4. Опитните детайли, описани в Таблица 5, обаче не са отгрети и шлифовани преди студеното изтегляне. Въпреки това, изпълненията от изобретението, описани в Таблица 5, дават опитни детайли, които показват висока якост и пластичност. Изпълненията от Таблица 5 дават много висока якост (UTS над 190 ksi) на бета-титановата сплав при стареене по-кратко от 69 до 72 минути. Резултатите показват, че в изпълненията на настоящото изобретение етапът на отгряване може да бъде изключен без това да окаже значителен ефект върху механичните свойства, когато изобретението се прилага към бета-титановата сплав от Таблица 1.

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	UTS (MPa)	0.2% YS (ksi)	0.2% YS (MPa)	Удължение (%)	RA (%)	Модул
както е изтеглен	както е изтеглен	147.2	1045	141.0	972	18	67	12.4
950 [510]	69	199.3	1374	181.0	1248	18	37	14.6
950 [510]	94	199.7	1377	181.7	1253	17	42	15.1
1000[538]	72	194.7	1342	176.8	1219	20	43	14.5
1000[538]	89	190.2	1311	173.3	1195	20	37	14.6
1000[538]	125	190.8	1315	172.8	1191	16	45	14.5
1000[538]	200	191.8	1322	173.8	1198	16	46	15.1
1050[565]	81	179.0	1234	162.2	1118	24	57	15.0
1050[565]	88	178.9	1233	161.6	1114	24	57	14.6

Таблица 5: Резултати от изпитване на опън за изпълненията на настоящото изобретение при 13% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка и без отгряване

Таблица 6 описва изпълнения на настоящото изобретение, при които опитните детайли са горещо валцовани, изтеглени са на студено до 15% редукция на площта на напречното сечение и са подложени на директно стареене. Освен това опитните детайли от Таблица 6 преди студеното изтегляне не са отгрети и безцентрово шлифовани. Някои изпълнения на настоящото изобретение от Таблица 6 включват времена на стареене по-малки от 60 минути. Изпълненията, обхващащи студена обработка до 15% редукция на площта на напречното сечение, показват по голяма якост от изпълненията, включващи студена обработка до само 8% редукция на площта без съответната загуба на пластичност. Изпълненията, обработени студено до 15% редукция на площта на напречното сечение, постигат UTS, поголяма от 190 ksi след стареене в продължение само на 45 минути от общото време на стареене при 900°F (482°С) и 950°F (510°С) и достигат UTS по-голяма от 200 ksi след стареене в продължение само на 60 минути от общото време на стареене при същите температури.

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	0.2% YS (ksi)	Удължение (%)	RA (%)
-	0	148.4	146.3	19.3	65.9
900 [482]	45	192.5	177.2	15.8	45.2
900 [482]	60	206.1	190.4	11.4	40.6
900 [482]	60	200.5	189.3	13.4	40.0
900 [482]	120	212.2	192.9	16.3	35.7
950 [510]	30	179.4	164.5	17.2	50.5
950 [510]	45	190.3	172.2	16.9	45.7
950 [510]	60	195.2	174.8	15.8	40.6
950 [510]	60	197.5	186.4	13.7	37.8
950 [510]	60	195.2	183.5	13.5	37.6
950 [510]	156	207.6	187.0	14.8	37.0
1000[538]	45	187.8	167.7	18.2	45.6
1ООО[538]	60	188.4	175.8	15.8	44.0
1000[538]	60	188.3	175.7	16.8	44.6

Таблица 6: Резултати от изпитване на опън за изпълненията на настоящото изобретение при 15% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка

Таблица 7 описва изпълнения на настоящото изобретение, при които опитните детайли са горещо валцовани, изтеглени са на студено до 19% и са подложени на директно стареене. Преди студеното изтегляне изпълненията, описани в Таблица 7, са допълнително отгрети и безцентрово шлифовани.

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	UTS (MPa)	0.2% YS (ksi)	0.2% YS (MPa)	Удължение (%)	RA (%)	Мо- дул
както е изтеглен	0	153.3	1057	141.0	972	13	57	13.3
950 [510]	166	210.2	1449	193.3	1333	12	27	14.2
950 [510]	170	209.4	1444	191.6	1321	14	31	14.7
1ООО[538]	72	191.7	1322	173.8	1198	22	47	15.4
1000[538]	89	196.9	1357	179.3	1236	19	32	15.3
1000[538]	125	196.5	1355	179.1	1235	14	33	14.1
1000[538]	200	196.0	1351	178.6	1231	15	40	14.4
1050[565]	81	183.8	1267	166.6	1149	22	54	14.1
1050[565]	88	186.3	1284	169.0	1165	23	52	15.1
1050[565]	133	183.1	1262	165.4	1140	20	54	13.6
1050[565]	182	181.7	1253	164.5	1134	20	50	15.1

Таблица 7: Резултати от изпитване на опън за изпълненията на настоящото изобретение при 19% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка

Таблица 8 описва изпълнения на настоящото изобретение, при които опитните детайли са горещо валцовани, изтеглени са на студено до 20% редукция на площта на напречното сечение и са подложени на директно стареене. Преди студеното изтегляне опитните детайли от

Таблица 8 не са допълнително отгрети и безцентрово шлифовани. Изпълненията на настоящото изобретение в Таблица 8 дават увеличение на UTS приблизително с 5% и увеличение на 0.2% граница на провлачане с 6% в сравнение с изпълненията, използващи студена обработка с намаление на площта до 15%. Студената обработка с 20% редукция на площта на напречното сечение понижава пластичността с 5% (измерена чрез удължението) или 9% (измерена чрез RA).

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	0.2% YS (ksi)	Удължение (%)	RA (%)
-	0	155.2	152.0	16.4	63.5
900 [482]	45	201.1	185.9	15.3	40.6
900 [482]	120	216.0	199.4	9.3	36.4
950 [510]	30	188.1	173.9	17.3	50.3
950[510]	45	200.8	184.0	17.4	43.8
950 [510]	60	205.0	187.2	13.2	36.9
950 [510]	156	214.8	196.3	14.5	32.5
1000[538]	45	194.2	174.7	17.2	40.4
1000[538]	60	196.5	176.9	18.0	40.0

Таблица 8: Резултати от изпитване на опън за изпълненията на настоящото изобретение при 20% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка

Таблица 9 описва изпълнения на настоящото изобретение, при които опитни детайли са горещо валцовани, изтеглени са на студено до 25% редукция на площта на напречното сечение и са подложени на директно стареене. Преди студеното изтегляне изпълненията, описани в Таблица 9, не са допълнително отгрети и безцентрово шлифовани.

Изпълненията на настоящото изобретение, описани в Таблица 9, показват средно увеличение на UTS приблизително със 7% и нарастване на 0.2% граница на провлачане с 9% в сравнение с тези на изпълненията, които използват студена обработка до 15% редукция на площта на напречното сечение. Студената обработка до 25% редукция на площта на напречното сечение понижава пластичността с 11% (измерена чрез удължението) или с 2% (измерена чрез RA) по отношение на изпълненията, използващи студена обработка с намаление на площта до 15%.

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	0.2% YS (ksi)	Удължение (%)	RA (%)
-	0	162.5	159.4	16.9	64.0
900 [482]	45	207.2	193.0	13.7	43.8
900 [482]	120	220.9	204.6	15.2	34.9
950 [510]	30	194.2	180.8	16.9	48.7
950 [510]	45	205.1	189.9	15.4	43.2
950 [510]	60	207.6	189.3	14.0	39.4
950 [510]	156	212.7	193.7	16.4	33.8
1000[538]	45	199.3	181.7	16.0	46.5

Таблица 9: Резултати от изпитване на опън за изпълненията на настоящото изобретение при 25% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка

Якостните свойства на изпълненията на настоящото изобретение, включващи етап на студена обработка до 13% или 15% редукция на площта на напречното сечение, са показани графично на фигури от 1 до 3. Фиг. 1 представя графично ефекта от времето на стареене върху образци от Ti38-644 бета-титанова сплав с показания на Таблица 1 състав,

като методът включва етап на студена обработка до 13 или 15% редукция на площта на напречното сечение. UTS и 0.2% граница на провлачане нарастват бързо през първите 60 минути от общото време на стареене. При тези изпълнения UTS на опитните детайли достига 180 ksi за около 30 минути от общото време на стареене. Тези опитни детайли са подложени на стареете в конвенционална лабораторна опитна пещ. Производствените пещи за стареене биха предизвикали по-ефективно загряване на изделията и следователно може да се очаква, че в производствените пещи общите времена на стареене при метода от настоящото изобретение, необходими за постигане на висока якост (например 180 ksi), могат да бъдат намалени, като в някои случаи е възможно това да бъде с две трети или повече.

Стареенето на бета-титановата сплав може да бъде направено при температура под температурата на бетапревръщането. За предпочитане е стареенето на бетатитановата сплав да става при температура между 800°F (427°С) и 1100°F (538°С). При някои приложения стареенето на бета-титановата сплав може да се осъществи между 800°F (427°С) и 1000°F (538°С) и повече предпочитано - между 900°F (482°С) и 1000°F (538°С).

На Фиг. 1 може да се види, че пластичността на опитните детайли, определена чрез удължението или RA, намалява за общото време на стареене. Пластичността обаче намалява бавно с общото време на стареене и се получава UTS над 200 ksi при запазване на относително добра пластичност. В някои случаи, като при производството на окачващи пружини за автомобили, за автомобили, пригодени за пътуване в сняг, за мотоциклети и за други развлекателни превозни средства и на клапанни пружини за бутални двигатели, се предпочитат кратки времена на стареене. Линиите за производство на автомобили могат да включват инсталации за навиване и стареене пружини според изискванията на производството. Пружините могат например да бъдат навити и след това подложени на стареене върху конвейер чрез преминаване на конвейерната лента през пещ за стареене. За предпочитане е при това и при други приложения стареенето на бетатитановата сплав да бъде за време по-малко от 3 часа. Повече предпочитано стареенето на бета-титановата сплав е за време по-малко от 2 часа и още повече предпочитано - при някои чувствителни към времето приложения, стареенето е за време по-малко от 1 час или повече предпочитано - за време помалко от 45 минути. Сплави, произведени съгласно настоящото изобретение, могат да бъдат полезни освен за пружини също и за други приложения, например в биомедицинската индустрия за хирургически инструменти или импланти.

Фиг. 2 описва влиянието на времето и температурата на стареене върху UTS на опитни детайли от бета-титановата сплав от Таблица 1, произведени чрез изпълнения на настоящото изобретение, включващи студена обработка до 13% или 15% редукция на площта на напречното сечение. Изпълненията на настоящото изобретение използват стареене при по-ниски температури, при което се получава по-висока UTS. Това може да се очаква поради нарастване на кристалите при по-високи температури и поради по-малкия обем на алфафазата, присъстваща в сплавта, в резултат на условията на обработка, като и двата фактора могат неблагоприятно да повлияят якостта на бета-титановата сплав.

Фиг. 3 описва ефекта от времето и температурата на стареене върху пластичността на опитните детайли от бетатитановата сплав от Таблица 1, измерена чрез намалението на площта, като се използват изпълнения на настоящото изобретение, включващи студена обработка до 13% или 15% редукция на площта на напречното сечение. Изпълненията на настоящото изобретение, използващи стареене при по-високи температури, показват по-висока пластичност на опитните детайли във времето. Това би могло да се очаква поради нарастването на кристалите при високи температури, което въпреки че повлиява неблагоприятно якостта, повишава пластичността на бета-титановата сплав.

Произведен е втори титанов слитък и е обработен съгласно метода от настоящото изобретение. Съставът на втория слитък в три негови участъка е показан на Таблица 10. Съставът на сплавта е изпитан на три места, за да бъде потвърден и да бъде сигурно, че е приблизително постоянен в целия слитък.

Източник	Ti	А1	V	Сг	Zr	Мо	О	Fe	С	N
Горна част на II слитък	Бал.	3.65	7.95	6.16	4.06	4.08	0.1	0.05	0.01	0.01
Средна част на II слитък	Бал.	3.45	7.9	6.29	4.12.	4.04	0.1	0.06	0.02	0.01
Долна част на II слитък	Бал.	3.34	7.85	6.43	4.14	3.98	0.1	0.06	0.01	0.01

Таблица 10: Състав на втория слитък

Вторият слитък е обработен съгласно метода от настоящото изобретение. Вторият слитък е горещо валцован при температура под 1825°F (996°С) и е отгрят и охладен на въздуха. По отношевие на Таблица 11 опитните детайли, произведени от втория слитък, са горещо валцовани, изтеглени са на студено до постигане на 16.5% редукция на площта на напречното сечение и след това са подложени на директно стареене при температурите и за времената, посочени в таблицата. Преди студеното изтегляне опитните детайли, описани в Таблица 11, са отгрети при температура под 1450°F (774°С) и са охладени на въздуха. Изпълненията, описани в Таблица 11, показват по-голяма якост (UTS поголяма от 190 ksi) и запазват пластичността си (по-голяма от 8% удължение и по-голяма от 20% RA) при по-малко от 30 минути от директното стареене. При посочените изпълнение се постигат стойности за UTS по-големи от 200 ksi и такива като 220 ksi. И отново, най-високите стойности за UTS се постигат при по-ниските температура на стареене, 900°F (482°С), при които се достига UTS от 220 ksi за общо време на стареене само 60 минути. Най-високата пластичност, определена чрез удължението и RA, се реализира при повисоката температура на стареене от 1050°F (566°С).

Темп, на стареене (°F) [°C]	Време на стареене (минути)	UTS (ksi)	UTS (MPa)	0.2% YS (ksi)	0.2% YS (MPa)	Удължение (%)	RA (%)
NA	0	164.2	1132	150.8	1040	16.1	52.5
NA	0	154.6	1066	149.2	1029	17.9	52.9
900 [482]	30	205.5	1417	191.0	1317	11.5	33.3
900 [482]	45	207.6	1431	191.7	1322	11.5	31.4
900 [482]	45	216.0	1489	197.7	1363	10.9	29.1
900 [482]	60	220.4	1519	202.7	1397	11.0	30.4
900 [482]	60	216.2	1490	201.1	1386	10.5	28.0

NA	0	164.2	1132	150.8	1040	16.1	52.5
NA	0	154.6	1066	149.2	1029	17.9	52.9
950 [510]	30	198.7	1370	182.7	1260	13.7	35.9
950 [510]	30	198.7	1370	181.3	1250	14.3	35.0
950 [510]	45	207.0	1427	191.7	1322	13.7	32.0
950 [510]	45	205.1	1414	190.5	1313	12.6	30.8
950 [510]	60	210.5	1451	192.6	1328	13.8	24.7
950 [510]	60	209.3	1443	193.5	1334	13.1	29.8
NA	0	164.2	1132	150.8	1040	16.1	52.5
NA	0	154.6	1066	149.2	1029	17.9	52.9
1000[538]	30	190.9	1316	175.2	1208	17.6	37.0
1000[538]	45	197.8	1364	182.4	1257	14.0	36.8
1000[538]	45	199.9	1378	182.9	1261	20.4	35.1
1000[538]	60	201.5	1389	185.1	1276	-	34.5
1000[538]	60	204.7	1411	189.5	1306	16.0	39.5

Таблица 11: Резултати от изпитване на опън за изпълненията на настоящото изобретение, получени от втория слитък, при 16.5% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка

Обикновено опитните детайли, получени чрез изпълнение на метода от настоящото изобретение, както са описани в Таблица 11, достигат по-висока якост на опън за по-кратки времена на стареене в сравнение с опитните детайли, получени чрез изпълненията на метода от настоящото изобретение, описани в Таблици 3 до 9. Обикновено обаче пластичността на опитните детайли, описани в Таблица 11, е по-ниска. Счита се, че по-високата температура на горещо валцоване, на която е подложен вторият слитък, дава по-ниска пластичност, тъй като повисоките температури на обработка благоприятстват поголемия размер на бета-зърната. Счита се, че по-голямата якост е свързана с по-бавното охлаждане след отгряването, което дава възможност за известно стареене преди студена обработка.

Таблица 12 показва резултатите от изпитване на умора на въртяща се греда за изделия, получени по метода от настоящото изобретение, при което изделията са горещо чг валцовани, изтеглени са на студено до 15% редукция на площта на напречното сечение и са подложени на директно стареене при 950°F (510°С) в продължение на един час. Изпитването на умора на въртяща се греда се прави, за да се определи умората при огъване съгласно международния стандарт ISO 1143 при честота 50 Hz, R=-l и използване на гладък прът. Резултатите показват броя на циклите, които преминава всеки образец преди разрушаването му, или общия брой цикли, изпълнени от образеца, ако разрушаване не настъпи.

ф

Максимално натоварване, ksi	Максимално натоварване, Мра	Цикли	Коментар
73	500	13401000	Преминава теста без разрушаване
83	575	10017100	Преминава теста без разрушаване
87	600	10804700	Преминава теста без разрушаване
87	600	151900	Разрушаване
91	625	620800	Не издържа захващането

94	650	525100	Разрушаване
98	675	79300	Разрушаване
102	700	395200	Разрушаване

Таблица: 12 Тест на умора на въртяща се греда за изпълнения на настоящото изобретение, включващи 15% редукция на площта на напречното сечение от студена обработка и дирекно стареене при 950°F (510°С) в продължение на 1 час.

Таблица 13 показва резултатите от изпитване на умора с контролирано осово натоварване върху изделия, получени по метода от настоящото изобретение, при което изделията са горещо валцовани, изтеглени са на студено до 15% редукция на площта на напречното сечение и са подложени на директно стареене при 950°F (510°С) в продължение на един час. Изпитването на умора с контролирано осово натоварване се провежда, за да се определи умората на изделията съгласно ASTM Е-466-96 при честота 29 Hz при R=0.1. Резултатите показват броя на циклите, които преминава всеки образец преди разрушаването му. Детайлите, приготвени при използване на различни условия от метода на настоящото изобретение като по-продължително време на стареене, различна температура на стареене или различна степен на студена обработка, например могат да дадат увеличение на броя на циклите преди разрушаването им при тестовете на умора.

Максимално натоварване, ksi	Максимално натоварване, Мра	Цикли	Коментар
142	979	2313507	Разрушаване
145	1000	286613	Разрушаване

150	1034	170773	Разрушаване
160	1103	22532	Разрушаване

Таблица 13: Изпитване на умора с контролирано осово натоварване за изпълнения на настоящото изобретение, включващи 15% редукция на площта на напречното сечение при студена обработка и дирекно стареене при 950°F (510°С) в продължение на един час.

Въпреки, че методът от настоящото изобретение е описан по-горе по отношение на бета-титанови сплави с определени състави, счита се, че методът от настоящото изобретение има по-широко приложение при обработката и на други бета-титанови сплави. Например, без това да ограничава метода от настоящото изобретение, някои търговски продукти бета-титанови сплави, които допълнително могат да бъдат полезни от гледна точка на настоящото изобретение, са титанови сплави със следните номинални състави, изразени в тегловни проценти. Ti-12Mo6Zr-2Fe (сплав, която съдържа 12% молибден, 6% цирконий, 2% желязо и титан и която е достъпна по търговски път в наймалко една форма като ALLVAC TMZF сплав); Ti-4.5Fe6.8Мо-1.5А1 (сплав, която съдържа 4.5% желязо, 6.8% молибден, 1.5% алуминий и титан и която е достъпна по търговски път в най-малко една форма като TIMETAL LCB сплав); Ti-15Mo-2.6Nb-3Al-0.2Si (сплав, която съдържа 15% молибден, 2.6% ниобий, 3% алуминий, 0.2% силиций и титан и която е достъпна по търговски път в най-малко една форма като TIMETAL 21S сплав); Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (сплав, която съдържа 15% ванадий, 3% хром, 3% калай, 3% алуминий и титан и която е достъпна по търговски път в най-малко една форма като ALLVAC 15-3 сплав), Ti-ll.5Mo-6Zr-4.5Sn (сплав, която съдържа 11.5% молибден, 6% цирконий, 4.5 калай и титан и която е достъпна по търговски път в най-малко една форма като UNITEK бета III сплав); и Ti-6V-6Mo-5.7Fe-2.7Al (сплав, която съдържа 6% ванадий, 6% молибден, 5.7% желязо, 2.7 алуминий и титан и която е достъпна по търговски път в най-малко една форма като TIMETAL 125 сплав). Съставите на дадените по-горе сплави са номинални и количеството на всеки елемент може да варира с най-малко 2% или повече, а сплавите могат също да включват допълнителни компоненти.

Разбираемо е, че настоящото описание илюстрира тези аспекти на изобретението, които са от значение за изясняването му. За да бъде опростено настоящото описание, не са дадени някои аспекти на изобретението, които са очевидни за специалиста в тази област и които следователно не улесняват по-доброто му разбиране. Въпреки, че настоящото изобретение е описано във връзка с определени изпълнения, специалистът в тази област, разглеждайки горното описание, ще разбере, че могат да бъдат използвани много модификации и вариации на изобретението. Всички такива вариации и модификации на изобретението са обхванати от горното описание и следващите претенции.

Claims

1. Метод за обработка на титанови сплави, характеризиращ се с това, че включва студена обработка на бета-титанова сплав; и подлагане на бета-титановата сплав на директно стареене за общо време на стареене по-малко от 4 часа.

2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че бета-титановата сплав съдържа най-малко един от елементите алуминий, ванадий, молибден, хром и цирконий.

3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че допълнително включва горещо валцоване на бета-титановата сплав преди студената обработка на бета-титановата сплав.

4. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че студената обработка на бета-титановата сплав се състои в студена обработка на бета-титановата сплав до най- ©

малко 5% редукция на площта на напречното й сечение.

5. Метод съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че студената обработка на бета-титановата сплав се състои в студена обработка на бета-титановата сплав до наймалко 15% редукция на площта на напречното й сечение.

6. Метод съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че студената обработка на бета-титановата сплав се състои в студена обработка на бета-титановата сплав до помалко от 60% редукция на площта на напречното й сечение.

7. Метод съгласно претенция 6, характеризиращ се с това, че студената обработка на бета-титановата сплав се състои в студена обработка на бета-титановата сплав до помалко от 35% редукция на площта на напречното й сечение.

8. Метод съгласно претенция 7, характеризиращ се с това, че студената обработка на бета-титановата сплав се състои в студена обработка на бета-титановата сплав до помалко от 20% редукция на площта на напречното й сечение.

9. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в температурния интервал от около 800°F (427°С) до около 1200°F (649°С).

10. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в температурния интервал от около 800°F (427°С) до около 1000°F (538°С).

11. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в температурния интервал от около 900°F (482°С) до около 1000°F (538°С).

12. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 3 часа.

13. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 2 часа.

14. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 1 час.

15. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 45 минути.

16. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че бета-титановата сплав съдържа по отношение на теглото 3.0 до 4.0% алуминий, 7.5 до 8.5% ванадий, 5.5 до 6.5% хром, 3.5 до 4.5% молибден, 3.5 до 4.5% цирконий и титан.

17. Метод за производство на промишлено изделие, характеризиращ се с това, че включва:

осигуряване на бета-титанова сплав, която съдържа по отношение на теглото 3.0 до 4.0% алуминий, 7.5 до 8.5% ванадий, 5.5 до 6.5% хром, 3.5 до 4.5% молибден, 3.5 до 4.5% цирконий и титан;

гореща обработка на бета-титановата сплав;

студена обработка на бета-титановата сплав до постигане на 5 до 60% редукция на площта на напречното ύ сечение;

директно стареене на бета-титановата сплав за общо време на стареене по-малко от 2 часа при температура в интервала от около 800°F (427°С) до около 1100°F (593°С).

18. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че промишленото изделие е пружина.

19. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че студената обработка на бета-титановата сплав се състои в изтегляне на бета-титановата сплав през матрица.

20. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че горещата обработка на бета-титановата сплав се състои във формоване на бета-титановата сплав във вид на прът, тънка пръчка или кангал.

21. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав включва общо време на стареене по-малко от един час.

22. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав включва общо време на стареене по-малко от четиредесет и пет минути.

23. Метод съгласно претенция 22, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав включва температура на директното стареене в интервала от около 900°F (482°С) до около 1000°F (538°С).

24. Метод съгласно претенция 18, характеризиращ се с това, че пружината е компонент на автомобил, на автомобил, пригоден за пътуване в сняг, на мотоциклет, на развлекателно превозно средство или на двигател.

25. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че допълнително включва:

безцентрово шлифоване на бета-титановата сплав; и отгряване на бета-титановата сплав преди студената обработка на бета-титановата сплав.

26. Метод съгласно претенция 25, характеризиращ се с това, че студената обработка на бета-титановата сплав се състои в изтегляне на бета-титановата сплав през матрица.

27. Метод съгласно претенция 17, характеризиращ се с това, че студената обработка на сплавта дава 5 до 35% редукция на площта на напречното й сечение.

28. Метод за обработка на титанова сплав, характеризиращ се с това, че включва:

дирекно стареене на студено обработена бета-титанова сплав за общо време на стареене по-малко от 4 часа.

29. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че бета-титановата сплав съдържа най-малко един от елементите алуминий, ванадий, молибден, хром и цирконий.

30. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че допълнително включва:

горещо валцоване на бета-титановата сплав преди студената обработка на бета-титановата сплав.

31. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в температурния интервал от около 800°F (427°С) до около 1200°F (649°С).

32. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в температурния интервал от около 800°F (427°С) до около 1000°F (538°С).

33. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в температурния интервал от около 900°F (482°С) до около 1000°F (538°С).

34. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 3 часа.

35. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 2 часа.

36. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 1 час.

37. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 45 минути.

38. Метод съгласно претенция 28, характеризиращ се с това, че бета-титановата сплав съдържа по отношение на теглото 3.0 до 4.0% алуминий, 7.5 до 8.5% ванадий, 5.5 до 6.5% хром, 3.5 до 4.5% молибден, 3.5 до 4.5% цирконий и титан.

39. Промишлено изделие, произведено по метод, който включва:

студена обработка на изделието, където изделието се състои от бета-титанова сплав; и директно стареене на изделеието за общо време на стареене по-малко от 4 часа.

40. Промишлено изделие съгласно претенция 39, където изделието е прът, тънка пръчка или кангал.

41. Промишлено изделие съгласно претенция 39, където бета-титановата сплав съдържа по отношение на теглото 3.0 до 4.0% алуминий, 7.5 до 8.5% ванадий, 5.5 до 6.5% хром, 3.5 до 4.5% молибден, 3.5 до 4.5% цирконий и титан.

42. Промишлено изделие съгласно претенция 39, където директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в температурния интервал от около 800°F (427°С) до около 1200°F (649°С).

43. Промишлено изделие съгласно претенция 39, където директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 2 часа.

44. Промишлено изделие съгласно претенция 39, където директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 1 час.

45. Промишлено изделие съгласно претенция 39, където директното стареене на бета-титановата сплав се състои в директно стареене на бета-титановата сплав в продължение на по-малко от 45 минути.