DE1067603B

DE1067603B - Titanium-beryllium alloys

Info

Publication number: DE1067603B
Application number: DEV9274A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Dies
Original assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Current assignee: Ver Deutsche Metallwerke AG
Priority date: 1955-07-30
Filing date: 1955-07-30
Publication date: 1959-10-22

Description

Titan-Beryllium-Legierungen Titan und Titanlegierungen neigen bei einem chemischen Angriff durch heiße Gase - besonders dann. wenn diese Sauerstoffüberschuß enthalten -zur Bildung einer verhältnismäßig starken Zundersch.icht, die bei vielen Halbzeugen und Fertigprodukten unerwünscht ist. Es ist bekannt, daß durch, Zusatz von Aluminium in großen Prozentsätzen über 2% die Oxydationsbeständigkeit des Titans etwas verbessert wird. Alle bisher bekanntgewordenen Maßnahmen führten aber nur zu einer sehr beschränkten Verbesserung des Verhaltens bei Einwirkung heißer sauerstoffhaltiger Gase.Titanium-Beryllium Alloys Titanium and titanium alloys tend to be chemical attack from hot gases - especially then. if this is excess oxygen contain -for the formation of a relatively thick layer of scale, which is common in many Semi-finished and finished products is undesirable. It is known that by, addition of aluminum in large percentages over 2% the oxidation resistance of titanium something is improved. However, all the measures that have become known so far only led to a very limited improvement in behavior when exposed to hot oxygen-containing substances Gases.

Die Erfindung beseitigt diesen Mangel dadurch, daß dem Titan Beryllium in der Größenordnung von 10--4 bis weniger als 10--1% zugesetzt wird.The invention overcomes this deficiency by adding beryllium to the titanium on the order of 10-4 to less than 10-1% is added.

Hierdurch gelingt es, den chemischen Angriff durch heiße, oxydierende Gase fast vollständig zu beseitigen. Titan mit einem Berylliumzusatz in der oben angegebenen Menge wird bei Temperaturen bis zu 600° C nur noch unmerklich durch oxydierende Gase angegriffen.This makes it possible to prevent the chemical attack by hot, oxidizing Eliminate gases almost completely. Titanium with a beryllium addition in the above specified amount is only imperceptibly through at temperatures up to 600 ° C oxidizing gases attacked.

Diese geringe Zunderneigung des berylliumhaltigen Titans wirkt sich auch günstig auf die Dauerstandfestigkeit des Werkstoffes aus.This low tendency of the beryllium-containing titanium to scale has an effect also has a beneficial effect on the fatigue strength of the material.

Obwohl ein Berylliumzusatz in der angegebenen Höhe allein ausreicht, eine solche Erhöhung der Beständigkeit von Titan gegenüber chemischem Angriff zu erzielen, so ist es doch besonders vorteilhaft, als Zusatz nicht Beryllium allein, sondern in Kombination mit Aluminium zu wählen. Unter diesen Beryllium l:nd Aluminium enthaltenden Legierungen kann durch Abstimmen der Gehalte an Beryllium und Aluminium der chemische Angriff in besonderem Maße vermieden werden. Legierungen, die diese beiden Metalle in einem Verhältnis Beryllium zu Aluminium von etwa 1: 20 enthalten, widerstehen besonders dem chemischen Angriff heißer, sauerstoffhaltiger Gase. Diese Legierungen haben einen Berylliumgehalt von 10-4 bis 10-1% und entsprechend einen Aluminiumgehalt von 2 - 10-3 bis etwa 2%.Although an addition of beryllium in the specified amount is sufficient, such an increase in the resistance of titanium to chemical attack it is particularly advantageous not to add beryllium alone, but to choose in combination with aluminum. Among these beryllium l: nd aluminum containing alloys can be adjusted by adjusting the contents of beryllium and aluminum the chemical attack can be avoided to a particular degree. Alloys that these contain both metals in a ratio of beryllium to aluminum of about 1:20, particularly resist the chemical attack of hot, oxygen-containing gases. These Alloys have a beryllium content of 10-4 to 10-1% and accordingly one Aluminum content from 2 - 10-3 to about 2%.

Die Herstellung dieser Legierungen kann nach den bekannten Verfahren erfolgen. Vorzugsweise schmilzt man zunächst das Titan ein und setzt diesem Beryllium oder Bervllium und Aluminium in den gewünschten Mengen zu. Hierbei kann man Beryllium und Aluminium beispielsweise in dem optimalen Mischungsverhältnis in Form der reinen Metalle oder in Form einer Vorlegierung einbringen. Die Komponente bzw. die \'orlegierung wird in einer solchen Menge zugesetzt. daß nach dem auftretenden Abbrand, insbeson-(lere des Bervlliums, der einzubringende Gehalt in der erhaltenen Legierung v 3rliegt.These alloys can be produced by the known processes take place. The titanium is preferably melted first and beryllium is added to it or Bervllium and Aluminum in the desired amounts. Here you can use beryllium and aluminum, for example, in the optimal mixing ratio in the form of the pure Bring in metals or in the form of a master alloy. The component or the \ 'or alloy is added in such an amount. that after the burning, in particular (lere of the Bervllium, the content to be introduced in the alloy obtained is v 3r.

Die beispielsweise nachdem vorbeschriebenen Gießverfahren gewonnenen erfindungsgemäßen berylliumhaltigen Legierungen können auch auf dem Sinterwege oder durch die bekannten Gießverfahren, wie Sandguß, Kokillenguß, Strangguß, Vakuumgüß, Spritzguß, Preßguß oder Präzisionsguß, weiterverarbeitet werden.Those obtained, for example, after the casting process described above beryllium-containing alloys according to the invention can also be sintered or through the known casting processes, such as sand casting, chill casting, continuous casting, vacuum casting, Injection molding, compression molding or precision casting can be further processed.

Durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Beryllium oder Beryllium und Aluminium wird nach dem Gießen eine sehr starke Kornverfeinerung festgestellt, die sich bei der Weiterverarbeitung günstig auswirkt.. Es besteht daher auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäßen berylliumhaltigen Legierungen durch einen Kalt- oder Warmknetvorgang zu Halbzeug oder Fertigteilen beliebiger Form mittels Walzen, Pressen oder Schmieden weiterzuverfarmen. Mit dem Halbzeug lassen sich ferner die jedem Fachmann bekannten Wärmebehandlungen durchführen.By adding beryllium or beryllium and Aluminum is found to have a very strong grain refinement after casting has a beneficial effect on further processing. It is therefore also possible to the beryllium-containing alloys according to the invention by a cold or hot kneading process to semi-finished or finished parts of any shape by means of rolling, pressing or forging continue to farm. With the semi-finished product, those known to any person skilled in the art can also be used Perform heat treatments.

Die erfindungsgemäßen Legierungen haben nicht nur eine Widerstandsfähigkeit gegen den chemischen Angriff bei hohen Temperaturen, sondern auch eine erhöhte Spannungskorrosionsbeständ:igkeit.The alloys according to the invention do not only have resistance against chemical attack at high temperatures, but also increased resistance to stress corrosion.

Mit Spannungskorrosion wird der zu einer Rißbildung führende Vorgang bezeichnet, der durch eine mechanische Beanspruchung in Zusammenhang mit einem chemischen Angriff auftritt. Neben diesem, vorzugsweise bei Raumtemperatur oder auch bei tieferen Temperaturen, bei denen beispielsweise bei Salzlösungen noch eine flüssige: Phase vorhanden ist, auftretenden chemischen Angriff durch flüssige Medien gibt es auch bei hohen Temperaturen einen Bereich, in dem heiße o.xvdierende Gase die Werkstoffe interkristallin angreifen. Bei einer gleichzeitig wirkenden Spannung tritt - selbst, wenn diese Spannung unterhalb der Dauerstandfestigkeit liegt - häufig ein vorzeitiger verformungsarmer oder verformungsloser Bruch auf. Auch gegen diese Art des Angriffs sind die erfindungsgemäßen Legierungen besonders sicher.Stress corrosion becomes the process leading to cracking referred to by mechanical stress in connection with a chemical Attack occurs. In addition to this, preferably at room temperature or even at lower Temperatures at which, for example, in salt solutions there is still a liquid: phase is present, there is also chemical attack by liquid media at high temperatures an area in which hot or oxidizing gases can damage the materials attack intergranular. With a simultaneous acting tension occurs - even, if this voltage is below the creep strength - often premature low-deformation or deformation-free fracture. Against this type of attack the alloys according to the invention are particularly safe.

Claims

PATENT CLAIM. 1. Titanium alloy of high corrosion resistance against the attack of hot, in particular oxidizing gases, consisting of 0.0001 to less than 0.10% beryllium, the remainder titanium.

2. Alloy according to claim 1, characterized in that that it additionally contains aluminum in amounts of 0.002 to 2 0 / a, with the proviso, that the ratio of beryllium to aluminum is about 1:20.

3. Use of the alloys according to Claims 1 and 2 as a material for objects that are exposed to the simultaneous action of mechanical stresses and chemical attacks from liquid and / or gaseous media. Documents considered: French Patent Nos. 1070 589, 1 094 616; Journal of Metals, AIME Transactions, Vol. 188, pp.485 / 513.