BR112021003243A2 - liga de titânio de alta resistência para a fabricação de aditivo - Google Patents

Abstract

"LIGA DE TITÂNIO DE ALTA RESISTÊNCIA PARA A FABRICAÇÃO DE ADITIVO" A presente invenção refere-se a uma liga de titânio para a fabricação de aditivo que inclui 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LIGA DE TITÂNIO DE ALTA RESISTÊNCIA PARA A FABRICAÇÃO DE ADI- TIVO". Campo da invenção

[001] O presente pedido se refere a ligas de titânio e, mais parti- cularmente, a ligas de titânio alfa - beta de alta resistência para a fa- bricação de aditivo. Antecedentes

[002] As ligas de titânio apresentam tipicamente proporções ele- vadas de resistência-peso, excelente resistência à corrosão, e as pro- priedades de alta temperatura. Portanto, as ligas de titânio são comu- mente usadas na indústria aeroespacial, como para a fabricação de vários componentes de aeronaves e semelhantes.

[003] Ligas de titânio são relativamente caras e podem ser difí- ceis de usinar em peças complexas que atendam às especificações aeroespaciais. Isso levou a indústria aeroespacial ao desenvolvimento de tecnologias de formato líquido (ou quase formato líquido), incluindo processos de manufatura aditiva que reduzem a quantidade de usina- gem necessária.

[004] Ti – 6Al – 4V é uma das ligas de titânio mais comuns usa- das na indústria aeroespacial devido à sua ductilidade e resistência à tração e cisalhamento relativamente alta. Para muitas aplicações, as propriedades mecânicas desejadas do Ti – 6Al – 4V são obtidas na condição recozida em laminador. Força ainda maior pode ser alcança- da quando o Ti – 6Al – 4V está em solução tratada e envelhecida (STA). No entanto, Ti – 6Al – 4V em condição tratada e envelhecida por solução (STA) é mais caro para fabricar e é limitado a seções transversais relativamente pequenas. Além disso, o aumento da força de Ti-6Al-4V em condição tratada e envelhecida por solução (STA) é muitas vezes às custas da ductilidade.

[005] Por conseguinte, aqueles versados na técnica continuam com esforços de pesquisa e desenvolvimento nos campos de ligas de titânio e fabricação de aditivos. Sumário

[006] Uma liga de titânio que inclui (por exemplo, consiste essen- cial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máxi- mo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[007] Uma composição em pó que inclui (por exemplo, consiste essencial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[008] Um fio que inclui (por exemplo, consiste essencial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zir- cônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[009] Um método para a fabricação de uma matéria-prima de fa- bricação de aditivo inclui a etapa de formar em pó a composição de liga de titânio que inclui (por exemplo, consiste essencial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[0010] Um método para a fabricação de uma matéria-prima de fa- bricação de aditivo a partir de um material de partida metálico que in- clui (por exemplo, consiste essencial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alu- mínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5, o método inclui as etapas de (1) triturar o material de partida metálico para produzir um pó intermediário; e (2) esferoidização o pó intermedi- ário para produzir a matéria-prima de fabricação de aditivo.

[0011] Um método para a fabricação de uma matéria-prima de fa- bricação de aditivo que inclui as etapas de (1) fundir um lingote que inclui (por exemplo, consiste essencial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em pe- so de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitro-

gênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5, (2) converter o lingote em tarugo forjado em temperaturas de campo da fase beta e/ou alfa - beta; (3) usinagem do tarugo forjado; (4) lami- nação a quente a uma temperatura de aquecimento do campo da fase beta e/ou alfa - beta para produzir um material laminado; (5) recozi- mento do material laminado a uma temperatura de 550 °С a 788 °С (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora; (6) estiramento para produzir um fio com um diâmetro nominal de no máximo 3,175 mm (0,125 polegadas); e recozimento a uma temperatura de 550 °С a 788 °С (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora.

[0012] Um método de fabricação que compreende fabricar de mo- do aditivo uma parte a partir de uma matéria-prima de fabricação de aditivo que inclui (por exemplo, consiste essencial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[0013] Outros aspectos das ligas de titânio de alta resistência di- vulgadas para fabricação de aditivos e métodos associados se torna- rão aparentes a partir da descrição detalhada a seguir, dos desenhos anexos e das reivindicações anexas. Breve Descrição dos Desenhos

[0014] A Figura 1 é um diagrama de fluxo que ilustra a fabricação de uma barra produzida da liga de titânio descrita;

[0015] A Figura 2 é um diagrama de fluxo que ilustra um dos mé- todos descritos para a fabricação de uma matéria-prima de fabricação de aditivo;

[0016] A Figura 3 é um diagrama de fluxo que ilustra outro dos mé- todos descritos para a fabricação de uma matéria-prima de fabricação de aditivo;

[0017] A Figura 4 é um diagrama de fluxo que ilustra ainda um ou- tro dos métodos descritos para a fabricação de uma matéria-prima de fabricação de aditivo;

[0018] A Figura 5 ilustra a microestrutura de uma barra rígida (di- âmetro = 12,7 mm (0,5 polegadas)) produzida da liga de titânio descri- ta;

[0019] A Figura 6 ilustra a microestrutura de uma barra rígida (di- âmetro = 101,6 mm (4 polegadas)) produzida da liga de titânio descri- ta;

[0020] A Figura 7 ilustra a microestrutura de um fio (diâmetro = 5,18 mm (0,204 polegadas)) produzido da liga de titânio descrita;

[0021] A Figura 8 é um diagrama de fluxo de uma fabricação de aeronave e metodologia de serviço; e

[0022] A Figura 9 é um diagrama de bloco de uma aeronave. Descrição detalhada

[0023] É descrita uma liga de titânio forjado de alta resistência pa- ra fabricação de aditivos. A liga de titânio divulgada pode ser prepara- da como uma matéria-prima de fabricação de aditivo, tal como na for- ma de pó ou na forma de fio fino, tendo uma química eficazmente equilibrada com as capacidades de produção e alta resistência à tra- ção final e resistência ao cisalhamento duplo, enquanto mantém um alto nível de propriedades de plástico na condição recozida.

[0024] A liga de titânio descrita inclui (por exemplo, consiste es- sencial de) 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); má- ximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em pe- so de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); impure- zas inevitáveis; e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equiva- lente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[0025] A liga de titânio descrita pode ser produzida na forma de uma barra laminada redonda com um diâmetro de 8 mm a 31,75 mm (0,315 polegadas a 1,25 polegadas) e resistência mínima à tração de 165 ksi (1138 MPa) e resistência mínima ao cisalhamento duplo de 100 ksi (689 MPa) na condição recozida.

[0026] A liga de titânio descrita pode ser produzida na forma de uma barra laminada redonda com um diâmetro de 32 mm a 101,6 mm (1,25 polegadas a 4 polegadas) e resistência mínima à tração de 160 ksi (1103 MPa) e resistência mínima ao cisalhamento duplo de 95 ksi (655 MPa) na condição recozida.

[0027] Barras laminadas redondas (8 mm a 101,6 mm (0,315 po- legadas a 4,0 polegadas)) tendo as propriedades mecânicas descritas podem ser alcançadas usando um método de fabricação que inclui as etapas de (1) fundir um lingote de liga de titânio que inclui 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); impurezas inevitáveis; e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5; (2) converter o lingote em um tarugo forjado em temperaturas de cam- po de fase beta e/ou alfa - beta; (3) usinagem do tarugo forjado; (4) laminação a quente a uma temperatura de aquecimento de campo de fase beta e/ou alfa - beta para produzir um estoque redondo; e (5) re- cozimento do estoque redondo a uma temperatura de 550 °С a 788 °С (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora.

[0028] Com referência à Figura 1, um método particular para a fa- bricação de uma barra laminada redonda se inicia com a etapa de fun-

dir um lingote em um forno de arco a vácuo para se obter a composi- ção química a seguir: 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigê- nio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); impurezas inevitáveis; e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[0029] Além disso, o lingote é convertido em um estoque de forja- mento (tarugo) em temperaturas de campo de fase beta e/ou alfa - be- ta o que ajuda a eliminar a estrutura como fundida e a preparar a es- trutura metálica para laminação subsequente, isto é, para produzir um tarugo com o macrogrão equiaxial. Para remover completamente uma camada rica em gás e defeitos superficiais de origem de trabalho a quente, o estoque de forjamento é usinado. A laminação a quente de um tarugo usinado é realizada a uma temperatura de aquecimento do campo da fase beta e/ou alfa - beta. O recozimento subsequente de um tarugo laminado a uma temperatura de 550 °C a 788 °C (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora com resfriamento até a temperatura ambiente é realizado para obter uma estrutura mais equilibrada e para abaixar as tensões internas. A usinagem de tarugos laminados é feita para remover a incrustação e a camada rica em gás.

[0030] A liga de titânio descrita pode ser produzida na forma de um fio redondo com um diâmetro de até 10 mm (0,394 polegadas) produzido via estiramento e tendo resistência mínima à tração de 168 ksi (1158 MPa) e resistência mínima ao cisalhamento duplo de 103 ksi (710 MPa) na condição recozida.

[0031] Um fio (de até 10 mm (0,394 polegadas)) tendo as proprie- dades mecânicas descritas pode ser alcançado usando um método de fabricação que inclui as etapas de (1) fundir de um lingote de liga de titânio que inclui 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); impurezas inevitáveis; e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5; (2) converter o lingote em um tarugo forjado em temperaturas de cam- po de fase beta e/ou alfa - beta; (3) usinagem do tarugo forjado; (4) laminação a quente em uma temperatura de aquecimento de campo de fase beta e/ou alfa - beta para produzir um estoque redondo; (5) recozimento do estoque redondo a uma temperatura de 550 °С a 788 °С (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora; (6) estiramento para produzir um fio; e (7) recozimento do fio a uma temperatura de 550 °С a 788 °С (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora.

[0032] Com referência à Figura 2, um método particular para a fa-

bricação de um fio se inicia com a etapa de fundir um lingote em um forno de arco a vácuo para se obter a composição química a seguir: 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio (Al); 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio (V); 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio (Mo); 0,3 a 1,5 % em peso de ferro (Fe); 0,3 a 1,5 % em peso de cromo (Cr); 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio (Zr); 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio (O); máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio (N); máximo de 0,08 % em peso de carbono (C); máximo de 0,25 % em peso de silício (Si); impurezas inevitáveis; e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdênio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a se- guir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

[0033] Além disso, o método inclui a fabricação de um estoque de forjamento (tarugo), a laminação de um tarugo usinado a uma tempe- ratura de aquecimento de metal de campo de fase beta e/ou alfa - be- ta. A laminação é realizada para produzir um material laminado para seu para o seu enrolamento subsequente. Para remover as tensões internas, as bobinas são recozidas a uma temperatura de 550 °C a 788 °C (1022 °F a 1450 °F), seguido de resfriamento para temperatura ambiente.

[0034] Para remover a incrustação e a camada rica em gás, as bobinas são submetidas a processamento químico ou usinagem. Após o material laminado é estirado para produzir um fio com diâmetro de até 10 mm (0,394 polegadas).

[0035] Para remover as tensões internas e melhorar o equilíbrio estrutural, bem como para melhorar as propriedades do plástico, o fio produzido é recozido a uma temperatura de 550 °C a 788 °C (1022 F a 1450 °F) com subsequentes resfriamento de ar. O fio recozido é pro- cessado quimicamente ou usinado no tamanho necessário.

[0036] O fio descrito pode ser usado como uma matéria-prima de fabricação de aditivos. Portanto, uma peça (por exemplo, um compo- nente de uma aeronave ou semelhante) pode ser fabricada pela fabri- cação aditiva da peça usando o arame descrito como a matéria-prima de fabricação aditiva. Por exemplo, o fio descrito pode ser fornecido a uma impressora tridimensional e a impressora tridimensional pode ser fornecida com instruções para imprimir uma parte em forma de rede (ou quase em forma de rede) usando o fio descrito.

[0037] Fio com um diâmetro nominal de no máximo 10 mm (0,394 polegadas) é divulgado e pode ser usado para a fabricação de aditi- vos. Em uma expressão, o fio descrito pode ter um diâmetro nominal de no máximo cerca de 3,175 mm (0,125 polegadas). Em outra ex- pressão, o fio descrito pode ter um diâmetro nominal entre cerca de 0,127 mm (0,005 polegadas) e cerca de 3,175 mm (0,125 polegadas). Em outra expressão, o fio descrito pode ter um diâmetro nominal entre cerca de 0,127 mm (0,005 polegadas) e cerca de 3 mm (0,118 polega- das). Em outra expressão, o fio descrito pode ter um diâmetro nominal entre cerca de 1,27 mm (0,050 polegadas) e cerca de 1,778 mm (0,070 polegadas). Em ainda outra expressão, o fio descrito pode ter um diâmetro nominal de cerca de 1,524 mm (0,060 polegadas).

[0038] A liga de titânio descrita pode ser produzida na forma de um pó (na forma de pó). Por exemplo, a liga de titânio descrita pode ser produzida na forma de um pó esferoidizado (na forma de pó esfe- roidizado).

[0039] O pó descrito pode ser usado como uma matéria-prima de fabricação de aditivo. Portanto, uma parte (por exemplo, um compo- nente de uma aeronave ou semelhante) pode ser fabricada por fabri-

car de modo aditivo a parte usando o pó descrito como a matéria- prima de fabricação de aditivo. Por exemplo, o pó descrito pode ser fornecido a uma impressora tridimensional, e a impressora tridimensi- onal pode ser fornecida com instruções para imprimir uma parte em forma de rede (ou quase em forma de rede) usando o pó descrito.

[0040] Uma matéria-prima de fabricação de aditivo em forma de pó pode ser fabricada por formar em pó a liga de titânio tendo a composi- ção descrita. Embora sejam divulgados exemplos específicos e não limitativos de técnicas de pulverização adequadas, aqueles versados na técnica apreciarão que várias técnicas de pulverização podem ser usadas sem se afastar do escopo da presente descrição.

[0041] Com referência à Figura 3, uma matéria-prima de fabrica- ção de aditivo 16 em forma de pó pode ser fabricada a partir de um material de partida metálico 14 usando um processo de triturar e esfei- rodizar 10. O material de partida metálico 14 pode ser qualquer mate- rial metálico tendo a composição descrita de liga de titânio. Por exem- plo, o material de partida metálico 14 pode ser um lingote, um ou mais das barras laminadas redondas descritas nesse documento, partes não usadas / não desejadas, limalhas ou semelhante.

[0042] O processo de trituração e esferoidização divulgado 10 pa- ra a fabricação de uma matéria-prima de fabricação de aditivos 16 em forma de pó pode incluir a etapa de trituração 24 do material de partida metálico 14 para produzir um pó intermediário 26. A trituração 24 pode converter o material de partida metálico 14 em um pó (o pó intermediá- rio 26) tendo as propriedades físicas desejadas (por exemplo, tamanho de partícula médio desejado e distribuição), que pode depender de vá- rios fatores, como o uso pretendido da matéria-prima de fabricação de aditivos 16.

[0043] Várias técnicas para retificação 24 podem ser usadas sem se afastar do escopo da presente descrição. Como um exemplo não limitativo, a trituração 24 pode ser realizada em um laminador planetá- rio. Como outro exemplo não limitativo, a trituração 24 pode ser reali- zada em um laminador de rolos. Ainda como outro exemplo não limita- tivo, a trituração 24 pode ser realizada em um laminador de esferas. Laminadores planetários, laminadores de rolos e laminadores de esfe- ra são capazes de produzir um pó intermediário 26 com uma distribui- ção de tamanho de partícula adequada para, entre outras coisas, fa- bricação aditiva.

[0044] A trituração 24 pode ser realizada de modo que o pó inter- mediário 26 tenha uma distribuição de tamanho de partícula que facili- ta o empacotamento apertado. Em uma expressão, a trituração 24 po- de ser realizada de modo que o pó intermediário 26 tenha um tamanho médio de partícula entre cerca de 5 µm e cerca de 500 µm. Em outra expressão, a trituração 24 pode ser realizada de modo que o pó inter- mediário 26 tenha um tamanho médio de partícula entre cerca de 10 µm e cerca de 100 µm.

[0045] Opcionalmente, o pó produzido pela trituração 24 pode ser peneirado 28 para se obter uma distribuição de tamanho de partícula desejada. Por exemplo, a peneiração 28 pode render um pó interme- diário 26 com uma distribuição de tamanho de partícula mais estreita, o que pode aumentar a densidade e melhorar a qualidade da superfí- cie e as propriedades mecânicas de peças / artigos fabricados aditi- vamente. Em uma expressão, a peneiração 28 pode render um pó in- termediário 26 tendo uma distribuição de tamanho de partícula em que pelo menos 40 por cento das partículas do pó intermediário 26 têm um tamanho de partícula dentro de (+/–) 20 por cento do tamanho médio de partícula. Em outra expressão, a peneiração 28 pode render um pó intermediário 26 tendo uma distribuição de tamanho de partícula em que pelo menos 60 por cento das partículas do pó intermediário 26 têm um tamanho de partícula dentro de (+/–) 20 por cento do tamanho médio de partícula. Em ainda outra expressão, a peneiração 28 pode render um pó intermediário 26 com uma distribuição de tamanho de partícula em que pelo menos 80 por cento das partículas do pó inter- mediário 26 têm um tamanho de partícula dentro de (+/–) 20 por cento do tamanho médio de partícula.

[0046] Opcionalmente, o material de partida metálico 14 pode ser hidratado em uma etapa de hidratação 30 antes da trituração 24, tor- nando assim o material de partida metálico 14 mais frágil e suscetível à trituração 24. Por exemplo, o material de partida metálico 14 pode ser hidratado em uma etapa de hidratação 30 aquecendo o material de partida metálico 14 na presença de gás hidrogênio (por exemplo, em um forno tubular) a uma temperatura elevada (por exemplo, 600 °C - 700 °C) por um período de tempo (por exemplo, 24 horas).

[0047] Quando uma etapa de hidratação 30 é realizada, então uma etapa de desidratação correspondente 32 também pode ser reali- zada. A desidratação 32 pode ser realizada após a trituração 24, e an- tes ou depois da peneiração opcional 28, produzindo assim o pó in- termediário 26. Por exemplo, a desidratação 32 pode ser realizada sob vácuo a uma temperatura elevada (por exemplo, 550 °C - 700 °C) por um período de tempo (por exemplo, 72 horas).

[0048] Ainda com referência à Figura 3, o processo de trituração e de esferoidização descrito 10 pode adicionalmente incluir a esferoidi- zação 34 do pó intermediário 26 para produzir a matéria-prima de fa- bricação de aditivo 16 em forma de pó. Portanto, as partículas da ma- téria-prima de fabricação de aditivo 16 em forma de pó podem ser substancialmente esféricas. Como usado nesse documento, "esféri- cas" não requer que seja esfericidade perfeita, mas significa "substan- cialmente esféricas".

[0049] Várias técnicas podem ser usadas para esferoidizar 34 o pó intermediário 26 sem se afastar do escopo da presente descrição. Em uma implementação particular, a esferoidização 34 pode incluir a in- trodução das partículas do pó intermediário 26 em um plasma, como um plasma de indução, para aquecer e fundir rapidamente as partícu- las, seguido por resfriamento. Por exemplo, um TEKSPHERO 200TM, que está comercialmente oferecido pela Tekna Plasma Systems Inc. de Quebec, Canadá, pode ser usado para esferoidizar 34 o pó inter- mediário 26 usando um plasma de indução.

[0050] Com referência à Figura 4, uma matéria-prima de fabrica- ção de aditivo 50 em forma de pó pode ser fabricada a partir do fio 52 tendo a composição descrita de liga de titânio por atomização 54 do fio 52 para produzir a matéria-prima de fabricação de aditivo 50. Em uma implementação particular, a atomização 54 do fio 52 pode incluir ato- mização de plasma, em que o fio 52 é alimentado através de um plasma para produzir a matéria-prima de fabricação de aditivo 50 na forma de pó. Várias outras técnicas de atomização são contempladas e podem ser usadas sem se afastar do escopo da presente descrição.

[0051] Embora várias técnicas de pulverização sejam descritas para a obtenção de um pó com a composição de liga de titânio descri- ta, também é contemplado que a liga pode ocorrer no nível do pó. Em outras palavras, um pó (ou uma massa consolidada formada a partir de tal pó) pode ser fabricado pela mistura de várias composições em pó para produzir um pó com a composição de liga de titânio descrita.

[0052] A liga de titânio descrita pode ser usada para a fabricação de aditivo, tal como em forma de pó, em forma de fio ou outra forma adequada, com um alto nível de propriedades de resistência e resis- tência ao cisalhamento duplo ao mesmo tempo em que se mantém um alto nível de propriedades de plástico.

[0053] A liga de titânio descrita demonstra uma combinação de altas propriedades de processamento e estruturais, que é alcançada pela seleção ideal de elementos de liga, suas proporções em liga de titânio e também por parâmetros otimizados de tratamento termome- cânico.

[0054] A liga de titânio descrita é produzida de uma liga de titânio alfa - beta que contém estabilizadores alfa, fortalecedores neutros, e estabilizadores beta.

[0055] Um grupo de estabilizadores alfa é formado dos elementos tal como alumínio e oxigênio. A introdução de estabilizadores alfa em ligas de titânio expande a gama de soluções sólidas de titânio, reduz a densidade e melhora o módulo de elasticidade da liga. O alumínio é o reforçador mais eficiente que aumenta a relação resistência-peso da liga, ao mesmo tempo em que melhora a resistência e o comporta- mento do titânio em altas temperaturas. Quando a concentração de alumínio na liga é inferior a 5,5% em peso, a resistência necessária não é alcançada, enquanto a concentração superior a 6,5% leva a uma diminuição indesejável da plasticidade com um aumento significa- tivo da temperatura beta transus (BTT). O oxigênio aumenta a tempe- ratura de transformação alotrópica do titânio. A presença de oxigênio na faixa de 0,2% em peso a 0,3% em peso aumenta a resistência sem deterioração da plasticidade. A presença de nitrogênio na liga em con- centrações não superiores a 0,05% em peso e de carbono em concen- trações não superiores a 0,08% em peso não tem efeito significativo na diminuição da plasticidade à temperatura ambiente.

[0056] Fortalecedores neutros na liga de titânio descrita incluem zircônio. O zircônio forma uma ampla gama de soluções sólidas com alfa titânio, tem ponto de fusão e densidade semelhantes e melhora a resistência à corrosão. Uma concentração de zircônio tomada na faixa de 0,05% em peso a 0,5% em peso aumenta a tendência de aumento da resistência devido à resistência aprimorada da fase alfa e influência efetiva na manutenção do estado metaestável ao resfriar um estoque de uma seção transversal mais pesada.

[0057] Um grupo de estabilizadores beta descrito nesse documen- to consiste de estabilizadores beta isomorfos e estabilizadores beta eutetoides.

[0058] A química da liga de titânio descrita consiste de estabiliza- dores beta isomorfos, tais como vanádio e molibdênio. Uma concen- tração de vanádio na faixa de 3,0 % em peso a 4,5 % em peso garante a estabilização da fase beta, isto é, impede a formação de superestru- tura alfa2 na fase alfa e contribui para o aprimoramento não só da re- sistência, mas também das propriedades de plástico. A concentração de molibdênio na faixa de 1,0 % em peso a 2,0 % em peso de garante a sua completa solubilidade na fase alfa, o que resulta em um alto ní- vel de propriedades de resistência sem deterioração de propriedades de plástico. Quando a concentração de molibdênio excede 2,0 % em peso, a gravidade específica da liga aumenta, enquanto a relação de resistência para peso e as propriedades de plástico diminuem.

[0059] A química da liga de titânio descrita é também apresentada por estabilizadores beta eutetoides (Cr, Fe, Si).

[0060] A adição de ferro na faixa de 0,3% em peso a 1,5% em pe- so aumenta a fração de volume da fase beta, reduzindo a resistência à deformação durante o trabalho a quente da liga, o que ajuda a prevenir defeitos de origem no trabalho a quente. A concentração de ferro aci- ma de 1,5% em peso leva a processos de segregação com formação de manchas beta durante a fusão e solidificação da liga, que levam à não homogeneidade da estrutura e propriedades mecânicas, bem co- mo à deterioração da resistência à corrosão.

[0061] Concentração de cromo é estabelecida na faixa de 0,3 % em peso a 1,5 % em peso de em virtude de sua capacidade de fortifi- car bem as ligas de titânio e agir como um forte estabilizador beta. No entanto, há uma alta probabilidade de formar intermetálicos fragilizan- tes em exposições isotérmicas longas e inomogeneidades químicas durante a fusão do lingote quando a liga com cromo excede o limite máximo estabelecido.

[0062] A concentração de silício é aceita em 0,25% em peso no máximo, uma vez que o silício nos limites especificados se dissolve completamente na fase alfa, o que proporciona o fortalecimento da so- lução sólida alfa e a formação de uma pequena quantidade de fase beta na liga. Além disso, a adição de silício à liga aumenta sua estabi- lidade em altas temperaturas. As concentrações de silício que exce- dem o limite acima resultam na formação de silicidas, que levam à re- dução da resistência à fluência e à fissuração do material.

[0063] A liga de titânio divulgada é baseada na possibilidade de separar os efeitos do fortalecimento da liga de titânio via liga com es- tabilizadores alfa e reforçadores neutros e adição de estabilizadores beta. Esta possibilidade é justificada pelas considerações a seguir. Elementos equivalentes ao alumínio fortalecem as ligas de titânio prin- cipalmente como resultado do fortalecimento da solução, enquanto os estabilizadores beta fortalecem as ligas de titânio principalmente como resultado da quantidade aumentada de fase beta mais forte. Portanto, a fim de estabilizar as propriedades de resistência, foram estabeleci- das concentrações marginais de elementos de liga. Para tanto, foi de- finido um mecanismo de controle de suas proporções dentro das fai- xas da composição reivindicada.

[0064] Os equivalentes estruturais de alumínio ([Al] eq) e de moli- bdênio ([Mo] eq) governados por critérios econômicos, de resistência e de processamento foram calculados para a liga usada para fazer um material de fixação.

[0065] O equivalente de alumínio estrutural [Al] eq é definido no intervalo de 7,5 a 9,5. Esta limitação é explicada pelo fato de que o valor de [Al] eq abaixo de 7,5 não garante a consistência necessária das propriedades mecânicas, e o valor de [Al] eq acima de 9,5 leva ao aumento no reforço da solução sólida que deteriora o comportamento plástico e cria pré-requisitos para rachaduras durante o trabalho a quente.

[0066] O valor do equivalente de molibdênio estrutural [Mo]eq é ob- tido na faixa de 6,0 a 8,5, o que garante a estabilização da quantidade necessária de fase beta, a fase muda com a exposição térmica para obter a alto nível de propriedades de resistência de a liga.

[0067] [Al]eq e [Mo]eq descritos neste documento são as categorias de linha de base que são estabelecidas, controladas e que gerenciam de forma eficiente o processo de fabricação para garantir uma parte de alta qualidade que atenda precisamente aos requisitos do cliente para características estruturais e de processamento. Os princípios descritos neste documento permitem compensar a deficiência em elementos químicos mais caros por quantidades equivalentes de elementos de liga menos caros disponíveis dentro dos equivalentes de resistência atribuídos e composição química da liga, incluindo aqueles elementos de liga que estão contidos em certas quantidades na sucata incorpo- rada. Ao mesmo tempo, o custo da liga pode ser reduzido em 30 por cento com preservação estável de altas propriedades estruturais e operacionais de uma parte.

EXEMPLOS Exemplo 1

[0068] Para testar a aplicabilidade industrial, um lingote com a composição química mostrada na Tabela 1 foi fundido. A temperatura beta transus foi 998 °C (1828 °F).

TABELA 1 Área de Concentração de elementos, % em peso Valores de amostra- Al V Mo Fe Cr Zr O N C Si Equilíbrio equivalentes gem – titânio estruturais Topo do 5,96 3,72 1,64 0,77 0,69 0,1 0,25 0,002 0,039 0,022 e impu- [Al]eq = 8,5 lingote rezas [Mo]eq = 7,0 inevitá- Fundo do 6,01 3,8 1,6 0,82 0,71 0,1 0,24 0,002 0,047 0,017 [Al]eq = 8,4 lingote veis [Mo]eq = 7,1

[0069] O lingote foi convertido em tarugos forjados em temperatu- ras de campos beta e fase alfa - beta. Os tarugos foram laminados para produzir uma barra rígida com diâmetro de 12,7 mm (0,5 polega- das) a uma temperatura de operação de laminação final de 915 °С (1679 °F). O material de barra laminado foi recozido a uma temperatu- ra de 600 °С (1112 °F) por 60 minutos com resfriamento do ar até temperatura ambiente. Após isso, testes mecânicos e exame de estru- tura foram realizados. Os resultados de testes mecânicos do material de barra após tratamento a calor são apresentados na Tabela 2 e a microestrutura do material de barra tratado a calor com ampliação de 200x é mostrada na Figura 5. TABELA 2 Número Propriedades de tensão Resistência do espé- Resistência à Resistência Alonga- Redu- ao cisalha- cime deformação, máxima à tra- mento, % ção de mento duplo, ksi (MPa) ção, ksi (MPa) área, % ksi (MPa) 1 168,3 (1160) 179,2 (1236) 15,3 56,6 114,2 (787) 2 170,7 (1177) 181,8 (1254) 16,3 59 113,5 (783) Exemplo 2

[0070] Para produzir uma barra rígida com diâmetro de 101,6 mm (4 polegadas), o lingote com a composição química mostrada na Tabe- la 3 foi fundido. A temperatura da liga beta transus (BTT) determinada pelo método metalográfico foi 988 °C (1810 °F).

TABELA 3 Área de Concentração de elementos, % em peso Valores de amostra- Equilí- equivalentes Al V Mo Fe Cr Zr O N C Si gem brio – estruturais Topo do titânio [Al]eq = 8,36 5,74 3,84 1,6 0,72 0,69 0,1 0,26 0,006 0,04 0,018 lingote e impu- [Mo]eq = 6,82 rezas Fundo do [Al]eq = 8,26 5,74 3,84 1,59 0,72 0,7 0,11 0,25 0,006 0,038 0,019 inevitá- lingote veis [Mo]eq = 6,83

[0071] O lingote foi convertido em tarugos forjados em temperatu- ras de campos beta e fase alfa - beta. Os tarugos foram laminados para produzir uma barra rígida com diâmetro de 101,6 mm (4 polega- das) a uma temperatura de 918 °С (1685 °F). Os cupons de teste do material de barra laminada com diâmetro de 101,6 mm (4 polegadas) e comprimento de 101,6 mm (4 polegadas) foram recozidos a uma tem- peratura de 600 °С (1112 °F) por 60 minutos. Após isso, testes mecâ- nicos na direção longitudinal e exame de estrutura foram realizados. Os resultados de testes mecânicos do material de barra após trata- mento a calor são apresentados na Tabela 4 e a microestrutura do ma- terial de barra com uma ampliação de 200x são mostrados na Figura

6. TABELA 4 Número Propriedades de tensão Resistência do espé- Resistência Resistência Alon- Redu- ao cisalha- cime à deforma- máxima à tra- gamen- ção de mento duplo, ção, ção, ksi (MPa) to, % área, % ksi (MPa) ksi (MPa) 1 149,1 (1028) 163,3 (1126) 15,3 48,3 104,6 (721) 2 149,5 (1031) 162,5 (1121) 16 52,2 106,6 (735)

Exemplo 3

[0072] Para produzir um fio com diâmetro de 5,18 mm (0,204 po- legadas), o lingote com a composição química mostrada na Tabela 5 foi fundido. A temperatura da liga beta transus (BTT) determinada pe- lo método metalográfico foi 988 °C (1810 °F). TABELA 5 Área de Concentração de elementos, % em peso Valores de amostra- equivalentes gem estruturais Al V Mo Fe Cr Zr O N C Si Equilíbrio Topo do 5,74 3,84 1,6 0,72 0,69 0,1 0,26 0,006 0,04 0,018 – titânio [Al]eq = 8,36 lingote e impu- [Mo]eq = 6,82 rezas Fundo do 5,74 3,84 1,59 0,72 0,7 0,11 0,25 0,006 0,038 0,019 [Al]eq = 8,26 inevitá- lingote veis [Mo]eq = 6,83

[0073] O lingote foi convertido em tarugos forjados em temperatu- ras de campos beta e fase alfa - beta. Os tarugos foram laminados para produzir um material com diâmetro de 101,6 mm (4 polegadas) a uma temperatura de 918 °С (1685 °F). O material laminado com diâ- metro de 101,6 mm (4 polegadas) foi laminado até um material com diâmetro de 7,92 mm (0,312 polegadas) com o final do trabalho a quente no campo de fase alfa - beta. O material laminado com diâme- tro de 7,92 mm (0,312 polegadas) foi desgaseificado em um forno a vácuo e, em seguida, estirado por vários estágios para produzir um fio com diâmetro de 6,07 mm (0,239 polegadas). O fio foi recozido nas seguintes condições: aquecimento a 705 ° С (1300 ° F), imersão por 1 hora, resfriamento a ar. A trituração e o polimento foram seguidos de rebentação e decapagem. Depois disso, o fio foi lubrificado e medido para um diâmetro de 5,18 mm (0,204 polegadas). Os resultados dos testes mecânicos do fio com diâmetro de 5,18 mm (0,204 polegadas) após o recozimento são apresentados na Tabela 6. A microestrutura do fio com um aumento de 800x é apresentada na Figura 7.

TABELA 6 Número Propriedades de tensão Resistência do espé- Resistência à Resistência Alon- Redu- ao cisalha- cime deformação, máxima à tra- gamen- ção de mento duplo, ksi (MPa) ção, ksi (MPa) to, % área, % ksi (MPa) 1 164 (1131) 190 (1310) 21 58 111 (765) 2 160 (1103) 188 (1296) 18 57 110 (758) Exemplos 4–21 e Exemplos Comparativos C1–C9

[0074] A liga de titânio descrita foi avaliada para uso na fabricação de aditivos. As partes de teste com uma estrutura em forma de T fo- ram fabricadas aditivamente usando a matéria-prima de fabricação aditiva descrita. Dez das partes de teste (Exemplos 4–13) tinham a composição química mostrada na Tabela 7, enquanto oito das partes de teste (Exemplos 14-21) tinham a composição química mostrada na Tabela 8. Todas as dezoito partes de teste (Exemplos 4–21 ) foram recozidos a 746 °C (1375 °F) por duas horas. TABELA 7 Exem- Concentração de elementos, % em peso plos 4-13 Al V Fe Mo Cr C Zr O N Alvo 5,80 4,00 0,80 1,50 0,70 0,040 0,100 0,25 Fundo 5,82 3,92 0,81 1,65 0,72 0,044 0,100 0,25 0,001 Topo 5,86 3,93 0,75 1,65 0,68 0,051 0,100 0,23 0,001 TABELA 8 Exemplos Concentração de elementos, % em peso 14-21 Al V Fe Mo Cr C Zr O N Alvo 6,00 3,80 0,80 1,50 0,70 0,040 0,100 0,25 Fundo 5,96 3,72 0,77 1,64 0,69 0,039 0,100 0,25 0,002 Topo 6,01 3,80 0,82 1,60 0,71 0,047 0,100 0,24 0,002

[0075] Para comparação, as mesmas partes de teste em forma de T foram fabricadas aditivamente usando Ti – 6Al – 4V padrão (exem- plos comparativos C1 – C9). As partes de teste Ti – 6Al – 4V foram submetidas a tratamento térmico de forma que estivessem em uma condição de solução tratada e envelhecida (STA).

[0076] Cupons de tração foram extraídos das partes de teste e os testes mecânicos foram realizados de acordo com ASTM E8. Os resul- tados são apresentados na Tabela 9. TABELA 9 Ex. Temp. Dimen- 0,2% De Máximo Along R de A são ten- rendimen- 4D/4W sionada to °F in lbs ksi lbs ksi in % in % 4 RT 0,250 (d) 7416 151,1 7954 162 1,115 11,5 0,215 26 5 RT 0,251 (d) 7442 150,4 8045 162,6 1,103 10,3 0,233 13.8 6 RT 0,251 (d) 7483 151,2 8003 161,7 1,098 9,8 0,223 21.1 7 RT 0,250 (d) 7474 152,3 8031 163,6 1,122 12,2 0,22 22.6 8 RT 0,251 (d) 7507 151,7 8009 161,9 1,095 9,5 0,225 19.6 9 RT 0,251 (d) 7343 148,4 7880 159,3 1,093 9,3 0,224 20.4 10 RT 0,250 (d) 7407 150,9 7758 158 1,07 7 0,236 10.9 11 RT 0,251 (d) 7613 153,9 7862 158,9 1,047 4,7 0,24 8.6 12 RT 0,251 (d) 8228 166,3 8367 169,1 1,035 3,5 0,246 3.9 13 RT 0,251 (d) 7670 155 8125 164,2 1,07 7 0,24 8.6 14 RT 0,251 (d) 7685 155,3 8251 166,8 1,101 10,1 0,233 13.8 15 RT 0,251 (d) 7715 155,9 8241 166,5 1,139 13,9 0,213 28 16 RT 0,250 (d) 7558 154 8106 165,1 1,141 14,1 0,201 35.4 17 RT 0,251 (d) 7623 154,1 8217 166,1 1,107 10,7 0,232 14.6 18 RT 0,250 (d) 7574 154,3 8136 165,7 1,053 5,3 0,24 7.8 19 RT 0,250 (d) 7669 156,2 7731 157,5 1,013 1,3 0,247 2.4 20 RT 0,250 (d) 7556 153,9 7813 159,2 1,027 2,7 0,243 5.5 21 RT 0,251 (d) 8600 173,8 8712 176,1 1,02 2 0,242 7 C1 RT 0,250 (d) 6512 132,7 7052 143,7 1,119 11,9 0,207 31.4

Ex. Temp. Dimen- 0,2% De Máximo Along R de A são ten- rendimen- 4D/4W sionada to °F in lbs ksi lbs ksi in % in % C2 RT 0,251 (d) 6449 130,3 6913 139,7 1,127 12,7 0,203 34.6 C3 RT 0,250 (d) 6461 131,6 6934 141,3 1,135 13,5 0,213 27.4 C4 RT 0,251 (d) 6517 131,7 6999 141,4 1,12 12 0,218 24.6 C5 RT 0,251 (d) 6283 127 6814 137,7 1,102 10,2 0,225 19.6 C6 RT 0,250 (d) 6446 131,3 6856 139,7 1,162 16,2 0,205 32.8 C7 RT 0,250 (d) 6418 130,7 6964 141,9 1,045 4,5 0,238 9.4 C8 RT 0,251 (d) 6275 126,8 6821 137,9 1,045 4,5 0,235 12.3 C9 RT 0,251 (d) 6636 134,1 7239 146,3 1,078 7,8 0,235 12.3

[0077] A liga de titânio recozido teve um bom desempenho, como comparada com solução padrão tratada e envelhecida (STA) Ti – 6Al – 4V. É de notar que os Exemplos 11-14, 17-20, C6 e C7 exibiram um quarto externo fraturado.

[0078] Exemplos da descrição podem ser descritos no contexto de uma fabricação de aeronaves e método de serviço 100, como mostra- do na Figura 8, e uma aeronave 102, como mostrado na Figura 9. Du- rante a pré-produção, a fabricação de aeronaves e o método de servi- ço 100 pode incluir especificação e projeto 104 da aeronave 102 e aquisição de material 106. Durante a produção, a fabricação do com- ponente / subconjunto 108 e a integração do sistema 110 da aeronave 102 ocorrem. Depois disso, a aeronave 102 pode passar pela certifica- ção e entrega 112 a fim de ser colocada em serviço 114. Enquanto em serviço por um cliente, a aeronave 102 é programada para manuten- ção de rotina e serviço 116, que também pode incluir modificação, re- configuração, renovação e semelhante.

[0079] Cada um dos processos do método 100 pode ser realizado ou implementado por um integrador de sistema, um terceiro e/ou um operador (por exemplo, um cliente). Para os fins desta descrição, um integrador de sistema pode incluir, sem limitação, qualquer número de fabricantes de aeronaves e subcontratados do sistema principal; um terceiro pode incluir, sem limitação, qualquer número de vendedores, subcontratados e fornecedores; e uma operadora pode ser uma com- panhia aérea, empresa de leasing, entidade militar, organização de serviços e assim por diante.

[0080] Como mostrado na Figura 9, a aeronave 102 produzida pe- lo método de exemplo 100 pode incluir uma célula 118 com uma plura- lidade de sistemas 120 e um interior 122. Exemplos da pluralidade de sistemas 120 podem incluir um ou mais de um sistema de propulsão 124, um sistema elétrico 126, um sistema hidráulico 128 e um sistema ambiental 130. Qualquer número de outros sistemas pode ser incluído.

[0081] A liga de titânio de alta resistência descrita pode ser em- pregada durante qualquer um ou mais dos estágios da fabricação de aeronaves e método de serviço 100. Como um exemplo, componentes ou subconjuntos correspondentes à fabricação de componente / sub- conjunto 108, integração de sistema 110 e ou manutenção e serviço 116 podem ser fabricados ou manufaturados usando a liga de titânio de alta resistência divulgada. Como outro exemplo, a fuselagem 118 pode ser construída usando a liga de titânio de alta resistência descri- ta. Além disso, um ou mais exemplos de aparelhos, exemplos de mé- todos ou uma combinação dos mesmos podem ser utilizados durante a fabricação de componente / subconjunto 108 e/ou integração de sis- tema 110, por exemplo, acelerando substancialmente a montagem ou reduzindo o custo de uma aeronave 102, tal como a célula 118 e/ou o interior 122. Da mesma forma, um ou mais dos exemplos de sistema, exemplos de método ou uma combinação dos mesmos podem ser uti- lizados enquanto a aeronave 102 está em serviço, por exemplo, e sem limitação, para manutenção e serviço 116.

[0082] A liga de titânio de alta resistência descrita é descrita no contexto de uma aeronave; no entanto, um versado na técnica reco- nhecerá prontamente que a liga de titânio de alta resistência divulgada pode ser utilizada para uma variedade de aplicações. Por exemplo, a liga de titânio de alta resistência descrita pode ser implementada em vários tipos de veículos, incluindo, por exemplo, helicópteros, navios de passageiros, automóveis, produtos marinhos (barco, motores, etc.) e semelhantes. Várias aplicações não veiculares, como aplicações médicas, também são contempladas.

[0083] Embora vários aspectos da liga de titânio de alta resistência descrita para fabricação de aditivos tenham sido mostrados e descri- tos, modificações podem ocorrer para aqueles versados na técnica após a leitura do relatório descritivo. O presente pedido inclui tais mo- dificações e é limitado apenas pelo escopo das reivindicações.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Liga de titânio, caracterizada pelo fato de que compre- ende: 5,5 a 6,5 % em peso de alumínio; 3,0 a 4,5 % em peso de vanádio; 1,0 a 2,0 % em peso de molibdênio; 0,3 a 1,5 % em peso de ferro; 0,3 a 1,5 % em peso de cromo; 0,05 a 0,5 % em peso de zircônio; 0,2 a 0,3 % em peso de oxigênio; máximo de 0,05 % em peso de nitrogênio; máximo de 0,08 % em peso de carbono; máximo de 0,25 % em peso de silício; e titânio ao equilíbrio, em que um valor de um equivalente estrutural de alumínio [Al]eq varia a partir de 7,5 a 9,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Al]eq = [Al] + [O]×10 + [Zr]/6, e em que um valor de um equivalente estrutural de molibdê- nio [Mo]eq varia a partir de 6,0 a 8,5 % em peso, e é definido pela equação a seguir: [Mo]eq = [Mo] + [V]/1,5 + [Cr]×1,25 + [Fe]×2,5.

2. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que consiste essencialmente do titânio, o alumí- nio, o vanádio, o molibdênio, o ferro, o cromo, o zircônio e o oxigênio, e opcionalmente, o nitrogênio, o carbono e o silício, assim como impu- rezas inevitáveis.

3. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que é na forma em pó.

4. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac-

terizada pelo fato de que é na forma em pó esferoidizado.

5. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que é formada como um fio.

6. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 5, carac- terizada pelo fato de que o fio tem um diâmetro nominal de no máximo 3,175 mm (0,125 polegadas).

7. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 5, carac- terizada pelo fato de que o fio tem um diâmetro nominal entre cerca de 0,127 mm (0,005 polegadas) e cerca de 3 mm (0,118 polegadas).

8. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 5, carac- terizada pelo fato de que o fio tem um diâmetro nominal entre cerca de 1,27 mm (0,050 polegadas) e cerca de 1,778 mm (0,070 polegadas).

9. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que tem uma resistência máxima à tração em uma condição recozida de pelo menos 160 ksi (1103 MPa).

10. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que tem uma resistência máxima à tração em uma condição recozida de pelo menos 165 ksi (1138 MPa).

11. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que tem uma resistência máxima à tração em uma condição recozida de pelo menos 168 ksi (1158 MPa).

12. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que tem a resistência ao cisalhamento duplo em uma condição recozida de pelo menos 95 ksi (655 MPa).

13. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que tem a resistência ao cisalhamento duplo em uma condição recozida de pelo menos 100 ksi (689 MPa).

14. Liga de titânio, de acordo com a reivindicação 1, carac- terizada pelo fato de que tem a resistência ao cisalhamento duplo em uma condição recozida de pelo menos 103 ksi (710 MPa).

15. Componente de uma aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende a liga de titânio, como definida na reivindicação 1.

16. Método de fabricação, caracterizado pelo fato de que compreende: fabricar de modo aditivo uma parte a partir de uma matéria- prima de fabricação de aditivo que compreende liga de titânio, como definida na reivindicação 1.

17. Método para a fabricação de uma matéria-prima de fa- bricação de aditivo, caracterizado pelo fato de que compreende: formar liga de titânio em pó, como definida na reivindicação

1.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que a formação em pó compreende: triturar um material de partida metálico que compreende liga de titânio, como definida na reivindicação 1 para produzir um pó intermediário; e esferoidizar o pó intermediário para produzir a matéria- prima de fabricação de aditivo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracteri- zado pelo fato de que a formação em pó compreende a atomização de um fio que compreende liga de titânio, como definida na reivindicação

1.

20. Método para a fabricação de uma matéria-prima de fa- bricação de aditivo, caracterizado pelo fato de que compreende: fundir um lingote que compreende liga de titânio, como de- finida na reivindicação 1; converter o lingote em um tarugo forjado em temperaturas de campo de fase beta e/ou alfa - beta; usinar o tarugo forjado; laminar a quente o tarugo forjado usinado em uma tempera-

tura de aquecimento de campo de fase beta e/ou alfa - beta para pro- duzir a material laminado; recozer o material laminado a uma temperatura de 550 °С a 788 °С (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora; estirar o material laminado recozido para produzir um fio com um diâmetro nominal de no máximo 3,175 mm (0,125 polegadas); e recozer o fio a uma temperatura de 550 °С a 788 °С (1022 °F a 1450 °F) por pelo menos 0,5 hora.