Titanlegierung Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Titanlegierung; welche gekennzeichnet ist durch einen Gehalt von 3-10"/o Alumi nium und 1-201/o, Zirkonium.
Zu den erwähnten Gehalten an Alumi nium und Zirkonium können noch die folgen- den Zusätze hinzutreten: Silicitun 0,1-0,5%, ,Mangan bis 511/o, Molybdän bis 51/o, Zinn bis 5%, V anadium bis 5-14.
Des weiteren kann die Legierung als Ver unreinigungen Eisen, Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlenstoff enthalten, wobei diese je 0,25 % nicht übersteigen sollen. Der Rest bis auf 100 m/o wird durch Titan gebildet.
Die Prozentsätze beziehen sich auf Gewiehtspro- zente.
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<I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb> Titanlegierungen, <SEP> enthaltend <SEP> in <SEP> % <SEP> Kriechfestigkeitsversuch
<tb> Walzeigenschaften <SEP> bei
<tb> A) <SEP> Si <SEP> Zr <SEP> Mo <SEP> Mn <SEP> Sn <SEP> bei <SEP> 10o0 <SEP> C
<tb> 400 <SEP> C <SEP> 500 <SEP> C
<tb> <I>Bekannte <SEP> Legierungen</I>
<tb> 5,0 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> ziemlich <SEP> gut, <SEP> 54-57 <SEP> 19-22
<tb> einige <SEP> Randrisse
<tb> 5,0 <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> - <SEP> -- <SEP> - <SEP> ziemlich <SEP> gut, <SEP> .
<SEP> 55-63 <SEP> einige <SEP> Randrisse
<tb> 5,0 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> gut <SEP> 39-47 <SEP> 5,0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> -- <SEP> gut <SEP> 55-60 <SEP> 28-32
<tb> 5,0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> gut <SEP> 55-63 <SEP> - In der folgenden Tabelle I sind einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Legierung sowie das Resultat von Versuchen in bezug auf die Walzbarkeit und die Kriech festigkeit bei verschiedenen Temperaturen aufgezeichnet und mit den entsprechenden Ei genschaften von bekannten Titanlegierungen verglichen.
In der Tabelle I ist die Kriechfestigkeit als derjenige Zug in kg pro 0m2 angegeben, welcher notwendig ist, um eine Verlängertmg von 1 0/ in 500 Stunden bei der angegebenen Temperatur zu bewirken.
Bei den bekannten Legierungen handelt es sich um solche, welche wohl Silicium oder Molybdän, nicht aber Zirkonium enthalten.
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Titanlegierungen, <SEP> enthaltend <SEP> in <SEP> % <SEP> Kriechfestigkeitsversuch
<tb> Walzeigenschaften <SEP> bei
<tb> /<B>Al</B> <SEP> o
<tb> Si <SEP> Zr <SEP> /o
<tb> /o
<tb> /c
<tb> M <SEP> So <SEP> bei <SEP> 1000 <SEP> C
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 400 <SEP> C <SEP> 500 <SEP> C
<tb> <I>Erfindungsgemässe <SEP> Legierungen:
</I>
<tb> 5,0 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 55-63 <SEP> 5,0 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 57-61 <SEP> 19-22
<tb> 5,0 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 63-69 <SEP> <I>22-25</I>
<tb> 5,0 <SEP> 0,1 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> gut <SEP> 60-65 <SEP> 27-30
<tb> 5,0 <SEP> 0,25 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> gut <SEP> 66-71 <SEP> 28-33
<tb> 5,0 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> gut <SEP> 60-55 <SEP> 28-32
<tb> 5,0 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> gut <SEP> 71-74 <SEP> 24-29
<tb> 5,0 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> mittel <SEP> 68-71 <SEP> .
<SEP> 24-27
<tb> <B>5,0</B> <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> <B>2,5</B> <SEP> gut <SEP> - <SEP> - Aus dieser Tabelle ergibt sich eindeutig die Überlegenheit der erfindungsgemässen Le- gierungen gegenüber den vorbekannten. Die Titan-Aluminium-Zirkonitun-Legierungen zei gen eine ausgesprochen bessere Kombination von Warmbearbeitungs-Eigenschaften und Kriechfestigkeit als die bekannten Titanlegie- rungen. Legierungen, die ausser Titan, Alu- minium und Zirkonium noch, eine weitere Komponente,
wie beispielsweise Silicium; ent halten, haben sowohl gute Walzeigenschaften als auch eine gute Kriechfestigkeit, insbeson dere bei 5000 C: Des weiteren ist die Dehnbar keit der letztgenannten Legierungen in ge walztem Zustand besser als diejenige bekann ter Titan-Alliminium-Molybdän- oder -Titan- Aluminium-Silicium-Legierungen, deren Dehn barkeit durch Warmbehandlung nicht sofort verbessert werden kann.
Die Titan-Aluminiuni-Zirkonium-Legierun- gen können als weitere Komponenten Silicium, Mangan, Molybdän, Zinn oder Vanadium oder zugleich mehrere dieser Komponenten enthal ten, wobei Legierungen, die zugleich mehrere aufweisen, untereinander sehr ähnliche und verbesserte Eigenschaften zeigen.
Tabelle II zeigt die Resultate von Krieell- festigkeitsversuchen bei drei Titanlegierungen finit 5 %- Aluminiumgehalt, wobei eine erste 5 % Molybdän, eine zweite 0,5 % Silieium und eine dritte,
als weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, 10 % Zirkonitun enthält. Die Resultate sind als - prozentuale Dehnung nach 300 Stunden bei einer Tem peratur von 4000 C -und bei einem Zug von 39 bzw. 32 kg pro mm2 angegeben.
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Auch aus diesem Vergleich ergibt sich ein deutig die Überlegenheit des betreffenden Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Legierung.
Die niedrige Dehnung und der relativ hohe lZriechwiderstand der erfindungsgemässen Le gierung macht diese für die Industrie sehr wertvoll, insbesondere als Material für Gastur binen oder andere Antriebsaggregate, deren Arbeitstemperaturen iun 400 C herum liegen, insbesondere dann, wenn die Zugbeanspru chung von Massenkräften herrührt.
Alle Prozentangaben betreffen Gewichts prozente.
Titanium alloy The present invention relates to a titanium alloy; which is characterized by a content of 3-10 "/ o aluminum and 1-201 / o, zirconium.
The following additives can be added to the aluminum and zirconium contents mentioned: silicon 0.1-0.5%, manganese up to 511 / o, molybdenum up to 51 / o, tin up to 5%, v anadium up to 5% -14.
Furthermore, the alloy can contain iron, nitrogen, oxygen or carbon as impurities, whereby these should not exceed 0.25% each. The remainder up to 100 m / o is formed by titanium.
The percentages relate to weight percentages.
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<I> Table <SEP> I </I>
<tb> Titanium alloys, <SEP> containing <SEP> in <SEP>% <SEP> creep resistance test
<tb> Roller properties <SEP> at
<tb> A) <SEP> Si <SEP> Zr <SEP> Mo <SEP> Mn <SEP> Sn <SEP> at <SEP> 10o0 <SEP> C
<tb> 400 <SEP> C <SEP> 500 <SEP> C
<tb> <I> Well-known <SEP> alloys </I>
<tb> 5.0 <SEP> 0.5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> fairly <SEP> good, <SEP> 54-57 <SEP> 19-22
<tb> some <SEP> edge cracks
<tb> 5.0 <SEP> 1.0 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> fairly <SEP> good, <SEP>.
<SEP> 55-63 <SEP> some <SEP> edge cracks
<tb> 5.0 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> good <SEP> 39-47 <SEP> 5.0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> good <SEP> 55-60 <SEP> 28-32
<tb> 5.0 <SEP> - <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> good <SEP> 55-63 <SEP> - In the following table I are some embodiments of the invention Alloy and the result of tests with respect to the rollability and creep strength recorded at different temperatures and compared with the corresponding properties of known titanium alloys.
In Table I, the creep strength is given as the tensile strength in kg per 0 m 2 which is necessary to bring about a lengthening of 10 / in 500 hours at the given temperature.
The known alloys are those which contain silicon or molybdenum, but not zirconium.
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Titanium alloys, <SEP> containing <SEP> in <SEP>% <SEP> creep strength test
<tb> Roller properties <SEP> at
<tb> / <B> Al </B> <SEP> or similar
<tb> Si <SEP> Zr <SEP> / o
<tb> / o
<tb> / c
<tb> M <SEP> So <SEP> at <SEP> 1000 <SEP> C
<tb> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 400 <SEP> C <SEP> 500 <SEP> C
<tb> <I> <SEP> alloys according to the invention:
</I>
<tb> 5.0 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> very <SEP> good <SEP> 55-63 <SEP> 5.0 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> very <SEP> good <SEP> 57-61 <SEP> 19-22
<tb> 5.0 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> very <SEP> good <SEP> 63-69 <SEP> <I> 22-25 < / I>
<tb> 5.0 <SEP> 0.1 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> good <SEP> 60-65 <SEP> 27-30
<tb> 5.0 <SEP> 0.25 <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> good <SEP> 66-71 <SEP> 28-33
<tb> 5.0 <SEP> 0.1 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> good <SEP> 60-55 <SEP> 28-32
<tb> 5.0 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 1 <SEP> - <SEP> good <SEP> 71-74 <SEP> 24-29
<tb> 5.0 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> - <SEP> - <SEP> medium <SEP> 68-71 <SEP>.
<SEP> 24-27
<tb> <B> 5.0 </B> <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> <B> 2.5 </B> <SEP> good <SEP> - <SEP> - This table clearly shows the superiority of the alloys according to the invention over the previously known ones. The titanium-aluminum-zirconite alloys show a markedly better combination of hot-working properties and creep resistance than the known titanium alloys. Alloys, which apart from titanium, aluminum and zirconium, have a further component,
such as silicon; contain both good rolling properties and good creep resistance, especially at 5000 C: Furthermore, the ductility of the latter alloys in the rolled state is better than that of the known titanium-alliminium-molybdenum- or titanium-aluminum-silicon -Alloys whose elasticity cannot be immediately improved by heat treatment.
The titanium-aluminum-zirconium alloys can contain silicon, manganese, molybdenum, tin or vanadium or several of these components at the same time as further components, with alloys which have several at the same time showing very similar and improved properties.
Table II shows the results of creep resistance tests on three titanium alloys with a finite 5% aluminum content, a first 5% molybdenum, a second 0.5% silicon and a third,
as a further embodiment of the subject matter of the invention, contains 10% zirconite. The results are given as - percentage elongation after 300 hours at a temperature of 4000 C - and given a tension of 39 or 32 kg per mm2.
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This comparison also clearly shows the superiority of the relevant exemplary embodiment of the alloy according to the invention.
The low elongation and the relatively high creep resistance of the alloy according to the invention make it very valuable for industry, especially as a material for gas turbines or other drive units whose working temperatures are around 400 ° C, especially when the tensile stress is caused by inertial forces.
All percentages relate to percentages by weight.