CH340633A - Titanlegierung - Google Patents

Description

      Titanlegierung       Die vorliegende     Erfindung    bezieht sich auf eine  Alpha -     Titanlegierung    (dichte     Hexagonalstruktur),     insbesondere mit hohem Kriechwiderstand bei 400  bis 500  C und guter     Schmiedbarkeit.     



  Es ist bekannt, dass Alpha -     Titanlegierungen     wegen ihrer     hexagonalen    Struktur oft höhere Kriech  widerstände aufweisen als die     Betalegierungen    mit  ihrer     raumzentrierten    kubischen Struktur.  



  Zusätze wie Aluminium, Zinn,     Zirkonium,     Sauerstoff und Stickstoff stabilisieren bekanntlich  die     Alphaform    von Titan. Infolge der stabilen Alpha  struktur im schmiedbaren Bereich sind solche ein  fachen Legierungen schwierig zu behandeln. Auch  können     Titanlegierungen,    soweit bekannt ist, wie  andere Legierungssysteme die besten Kriechwider  stände nur erreichen, wenn geeignete     Ausschei-          dungshärtungsphasen    vorhanden sind.  



  Die     Titanlegierung    gemäss der vorliegenden Er  findung enthält die drei folgenden Bestandteile:  a) mindestens ein     Alpha-Titan    stabilisierendes  Element;  b) mindestens ein Element, welches keine     inter-          metallischen    Verbindungen bildet, aber die Legie  rung im schmiedbaren Bereich zwischen 700 und  1100  C teilweise in die     Beta-Phase    überführt, und  c) mindestens ein Element, welches mit Titan  eine     Ausscheidungshärtung    bewirkt.  



  Wie erwähnt, sind als Beispiele von     Alpha-          Stabilisatoren    Aluminium, Zinn,     Zirkonium,    Sauer  stoff und Stickstoff bekannt.  



  Das am leichtesten erhältliche betaphasenbil-         dende    Element, welches keine     intermetallische    Ver  bindung bildet, ist     Molybdän,    aber dieses kann ganz  oder teilweise durch mindestens eines der Elemente       Vanadium,        Niob    und     Tantal    ersetzt werden.  



  Irgendwelche der bekannten Elemente, welche  mit Titan Ausscheidungshärtung bewirken, können  verwendet werden. Beispiele von geeigneten Elemen  ten sind     Silizium,    Chrom, Mangan, Bor, Eisen  und Beryllium.  



  Im folgenden sind Beispiele und geeignete Be  reiche für die drei wesentlichen gleichzeitigen Zu  sätze zu Titan zur Erzielung einer verbesserten  oder optimalen Kriechfestigkeit und einer leichteren  Herstellung angegeben:  a)     Alphastabilisatoren.    Mindestens eines der  folgenden Elemente:  
EMI0001.0032     
  
    Aluminium <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 0/0
<tb>  Zinn <SEP> bis <SEP> 8 <SEP> 0/0
<tb>  Zirkonium <SEP> bis <SEP> 10%
<tb>  Sauerstoff <SEP> 0,02 <SEP> bis <SEP> 0,3 <SEP> 0/0
<tb>  Stickstoff <SEP> 0,02 <SEP> bis <SEP> 0,21/o.

         Sauerstoff und     Stickstoff    sind praktisch immer  als Verunreinigungen vorhanden, wobei der Gehalt       an        Sauerstoff        im        allgemeinen        0,1        bis        0,2        %        und          der        Gehalt        an        Stickstoff        ungefähr        0,

  1%        beträgt.     Wenn     sauerstofffreie    oder stickstofffreie Legierungen  hergestellt werden könnten, würden sie unter die  Grundidee der Erfindung fallen, sofern sie sonst  die erfindungsgemäss erforderlichen Elemente ent  halten würden.           b)        -Betaphasenbildner.    Mindestens eines der  folgenden Elemente:  
EMI0002.0003     
  
    Molybdän <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 0/0
<tb>  Vanadium <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 0/0
<tb>  Niobium <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> %
<tb>  Tantal <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 0/0.       e) Ausscheidungshärtung bewirkende Elemente.

    Mindestens eines der folgenden Elemente:  
EMI0002.0004     
  
    Silizium <SEP> bis <SEP> 211/o
<tb>  Chrom <SEP> bis <SEP> 4%
<tb>  Mangan <SEP> bis <SEP> 4(1/o
<tb>  Bor <SEP> bis <SEP> 21/o
<tb>  Eisen <SEP> bis <SEP> 41/9
<tb>  Beryllium <SEP> bis <SEP> 2%.       Beispiele von Legierungen entsprechend der Erfindung sind:

    
EMI0002.0005     
  
    T.44 <SEP> T.45 <SEP> T.46 <SEP> T.47 <SEP> T.51 <SEP> T.53 <SEP> T.55 <SEP> T.58 <SEP> T.91
<tb>  Mangan <SEP> 0,2 <SEP> 0,4 <SEP> 0,6 <SEP> 0,8 <SEP> - <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> 2 <SEP>   Aluminium <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 6
<tb>  Zinn <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb>  Molybdän <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP> 4 <SEP>   Silizium <SEP> 0,1 <SEP> 0,2 <SEP> 0,3 <SEP> 0,4 <SEP> 0,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,5
<tb>  Chrom <SEP> 0,2 <SEP> 0,4 <SEP> 0,6 <SEP> 0,

  8 <SEP> - <SEP> - <SEP> 2 <SEP> - <SEP>   Vanadium <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 2
<tb>  Titan <SEP> und
<tb>  Verunreinigungen <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest <SEP> Rest       In diesen Legierungen sind Stickstoff und Sauer  stoff in den üblichen Mengen, wie oben angegeben,  als Verunreinigungen vorhanden.

      Zerreissfestigkeit     (kg/mm2)          Dehnung        (%        bei        20 C)          Spannung        (kg/mm )        für        0,1        %        Kriechen     in 100 Stunden bei 400  C  Die für die obigen Versuche verwendete Wärme  behandlung umfasste ein Normalisieren im Tem  peraturbereich zwischen 600 bis 700  C während  1 bis 24 Stunden. Die Legierungen können alle  einer komplizierteren Lösungsbehandlung, gefolgt von  einer     Älterungshärtung,    unterworfen werden.

      Die Eigenschaften von solchen Legierungen ge  mäss der Erfindung sind die folgenden:  
EMI0002.0018     
  
    T.44 <SEP> T.45 <SEP> T.46 <SEP> T.47 <SEP> T.51 <SEP> T.53
<tb>  113 <SEP> 107 <SEP> 113 <SEP> 116 <SEP> 131 <SEP> 112
<tb>  11 <SEP> 14 <SEP> 6 <SEP> 8 <SEP> 5 <SEP> 11
<tb>  39,5 <SEP> 44 <SEP> 49 <SEP> 49 <SEP> 52 <SEP> 44

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Alpha - Titanlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Alpha-Titan stabilisierendes Element, mindestens ein Element, welches keine intermetallischen Verbindungen bildet, aber die Le gierung im schmiedbaren Bereich zwischen 700 und 1100 C teilweise in die Betaphase überführt, und mindestens ein Element, welches mit Titan eine Ausscheidungshärtung bewirkt, enthält.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Titanlegierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Alpha-Titan stabilisie rendes Element mindestens eines der folgenden Elemente enthält: Aluminium, Zinn, Zirkonium, Sauerstoff, Stickstoff.

   2. Titanlegierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als betaphasenbildendes Ele- ment mindestens eines der folgenden Metalle ent hält: Molybdän, Vanadium, Niobium, Tantal. 3. Titanlegierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Element, welches mit Titan Ausscheidungshärtung bewirkt, mindestens eines der folgenden enthält: Silizium, Chrom, Man gan, Bor, Eisen, Beryllium.

   4. Titanlegierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Alpha-Titan stabilisie rendes Element mindestens eines der folgenden in den angegebenen Prozentsätzen enthält: EMI0002.0040 Aluminium <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 0/a <tb> Zinn <SEP> bis <SEP> 8 <SEP> 0/0 <tb> Zirkonium <SEP> bis <SEP> <B>101/o</B> <tb> Sauerstoff <SEP> 0,02 <SEP> bis <SEP> 0,3 <SEP> 0/0 <tb> Stickstoff <SEP> 0,02 <SEP> bis <SEP> 0,2%.

   5. Titanlegierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als betaphasenbildendes Ele ment mindestens eines der folgenden Metalle enthält: EMI0002.0043 Molybdän <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> % <tb> Vanadium <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> 0/0 <tb> Niobium <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> % <tb> Tantal <SEP> bis <SEP> 10 <SEP> %. 6. Titanlegierung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Element, welches mit Titan Ausscheidungshärtung bewirkt, mindestens eines der folgenden enthält: EMI0003.0002 Silizium <SEP> bis <SEP> 21/o <tb> Chrom <SEP> bis <SEP> 40/9 <tb> Mangan <SEP> bis <SEP> 40/a <tb> Bor <SEP> bis <SEP> 2 <SEP> 0/a <tb> Eisen <SEP> bis <SEP> 41/o <tb> Beryllium <SEP> bis <SEP> 21/9.