DE1294029B

DE1294029B - Verwendung einer Titan-Tantal-Legierung als Werkstoff fuer die Herstellung von Gegenstaenden, die neben hoher Korrosionsbestaendigkeit gegenueber kochenden Saeuren auch hohe Festigkeit und Zaehigkeit, insbesondere bei erhoehten Temperaturen aufweisen muessen

Info

Publication number: DE1294029B
Application number: DEC27767A
Authority: DE
Inventors: Lenning Gilbert August; Rosenberg Harry Weldon
Original assignee: CONTIMET GmbH
Current assignee: CONTIMET GmbH
Priority date: 1961-09-27
Filing date: 1962-08-22
Publication date: 1969-04-30
Also published as: US3161503A; GB994913A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer gegenüber kochenden Säuren korrosionsbeständigen Legierung auf der Basis Titan-Tantal, die thermische Stabilität aufweist.
Es ist bekannt, daß Titan-Tantal-Legierungen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit mit einem Tantalmetall vergleichbar sind. Praktisch bedeutet dies, daß solche Legierungen beispielsweise gegen kochende Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure oder Oxalsäure so beständig sind, daß sich trotz ihres verhältnismäßig hohen Preises ihr Einsatz in der Praxis lohnt. Weiter ist es bekannt, daß der Preis dieser Legierungen dadurch noch erniedrigt werden kann, daß ein Teil des Tantals durch Niob ersetzt wird. Dies ist insofern bedeutungsvoll, als in der Natur die Elemente Tantal und Niob stets gemeinsam vorkommen und daß daher als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Legierungen eine verhältnismäßig leicht zu erzeugende Tantal-Niob-Legierung verwendet werden kann und das Tantal nicht rein gewonnen werden muß.
So sind z. B. thermisch stabile, duktile, überwiegend in der j3-Phase vorliegende Titanlegierungen aus 10 bis 50010 Molybdän, Vanadium, Niob, Zirkonium und/oder Tantal, mindestens jedoch 8% an einem dieser f-Bildner, 0 bis 15010 an einem oder mehreren i3-Eutektoidbildnern, wie z. B. Chrom und Mangan zusammen in Mengen bis 1501o oder bis 10% Eisen, Rest Titan bekannt (britische Patentschrift 838 519, französische Patentschrift 72 611 [Zusatz zum französischen Patent 1085 628]). Diese bekannten Legierungen können aubh Niob enthalten. Ferner ist gegebenenfalls ein Gehalt an Aluminium bis 8% möglich.
Trotz der bekannten guten Korrosionseigenschaften dieser Legierungen konnten sie sich doch in der Praxis nicht einführen, weil die Legierungen außerordentlich empfindlich gegen Alterungsbehandlungen selbst bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen sind. Diese Empfindlichkeit äußert sich darin, daß die Werkstoffe bei verhältnismäßig kurzzeitiger Erwärmung bereits verspröden, was so weit gehen kann, daß sie ihren gefügemäßigen Zusammenhang vollständig verlieren. Hierbei ist es so, daß die Versprödungsreaktion sowohl von der Temperatur wie auch von der Zeit abhängt, wobei natürlich bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen längere Zeiten erforderlich sind als bei höheren Temperaturen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Titan-Tantal-Legierung zur erfindungsgemäßen Verwendung vorzuschlagen, die neben der an sich bekannten guten Korrosionseigenschaft gegenüber kochenden Säuren auch eine hohe thermische Stabilität besitzt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die thermische Stabilität bekannter Titan-Tantal-Legierungen, die auch Niob und gegebenenfalls Aluminium enthalten können, in korrodierenden Medien entscheidend verbessert werden kann, wenn ganz bestimmte Mengen an speziellen j3-Stabilisatoren zugesetzt werden. Ein zahlenmäßiger Vergleich der erfindungsgemäß gegenüber den bekannten Legierungen zu erzielenden Vorteile ist weiter unten vorgenommen worden.
Erfindungsgemäß wird nun die Verwendung einer Titan-Tantal-Legierung, bestehend aus 35 bis 700/" Tantal, 2 bis 20%, vorzugsweise 5 bis l00;0, eines oder mehrerer der 1i-stabilisierenden Elemente Vanadium, Molybdän, Chrom, Eisen, Mangan, gegebenenfalls bis 2,5% Aluminium, Rest Titan, wobei die Legierung an Stelle der entsprechenden Menge Tantal bis 1910 Niob enthalten kann, als Werkstoff für die Herstellung von Gegenständen vorgeschlagen, die neben hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber kochenden Säuren auch hohe Festigkeit und hohe Zähigkeit, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, aufweisen müssen.
Eine bevorzugte Zusammensetzung der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung enthält 500% Tantal, 1,5"/o Aluminium, 8,5% Vanadium, Rest Titan. Eine andere sehr vorteilhafte Zusammensetzung, in der ein Teil des Tantals durch Niob ersetzt ist, enthält 40% Tantal, 100% Niob, 1,501o Aluminium, 8,50;0 Vanadium, Rest Titan.
Um die guten Korrosionseigenschaften der erfindungsgemäß- zu verwendenden Legierung gegenüber kochenden Säuren zu zeigen, wird auf Tabelle 1 verwiesen. Die dort angegebenen Zahlenwerte für den Korrosionsabtrag sind in mm/Jahr gemacht.

Zur Vorbereitung der Legierungen für die durchzuführenden Korrosionsversuche ist so vorgegangen worden, daß die Legierungen zunächst in einem Lichtbogenvakuumofen geschmolzen und hierbei zu kleinen Ingots geformt wurden. Diese Ingots wurden mehrere Male umgeschmolzen, um sicherzustellen, daß die Legierungen vollständig homogen sind. Der umgeschmolzene Ingot wurde nun zu einem Blech von etwa 1 mm ausgewalzt und das gewalzte Blech bei 760 bis 815`C '/Z bis 1 Stunde geglüht. Von den Blechen wurden kleine Streifen abgeschnitten, die während der angegebenen Zeit in kochende Säure getaucht wurden. Von ermittelten Gewichtsverlusten wurden die in der Tabelle 1 wiedergegebenen Korrosionsabtragswerte errechnet.

Tabelle 1

Korrosionsabtrag in mm/Jahr

Schmelze Zusammensetzung Versuchsdauer siedende

in Stunden ", 3",;,ige

20":"ige FICI 60"rnige FI_SOl ige I13p0.@

Oxalsäure

9151 Ti-50Ta*) 24 0,09 0,1 - 1,0

9151 Ti-50Ta*) 51 0,05 0,05 - 1,3

9151 Ti-50Ta*) 168 0,02 0,024 - 1,2

9151 Ti-50Ta*) 336 0,011 0,015 - 0,8

9151 Ti-50Ta*) 672 0,006 0,011 - 0,7

9152 Ti-40Ta-IONb*) 24 0,06 0,2 - 0,9

9152 Ti-40Ta-lONb*) 51 0,03 0,09 --- 0,8

*) Keine erfindungsgemäß zu verwendende Legierung.

Fortsetzung

Korrosionsabtrag in mm/Jahr

Versuchsdauer siedende

Schmelze Zusammensetzung in Stunden o;

, ä20°hige IICI 60"Ioige 112S04 20°/"ige 113P04 Oxalsure

9152 Ti-40Ta-IONb*) 168 0,02 0,06 -- 0,5

9152 Ti-40Ta-IONb*) 336 0,01 0,05 - 0,35

9152 Ti-40Ta-IONb*) 672 0,006 0,05 - 0,35

T-121 Ti-74Ta*) 48 0,0025 - -- -

T-284 Ti-70 Ta*) 48 0,0 1 5 - - -

T-120 Ti-65 Ta*) 48 0,008 - - -

T-119 Ti-62 Ta*) 48 0,02 - -- ---

9458 Ti-40Ta-IONb-2V 168 0,12 0,09 0,084 0,7

9459 Ti-40Ta-IONb-7V 168 0,12 0,05 0,0865 0,5

T-78 Ti-40 Ta-IO N b-7 V 48 0,2 - -- -

9460 Ti-40Ta-lONb-lOV 24 0,024 0,24 - 1,3

9460 Ti-40Ta-IONb-IOV 51 0,023 0,12 -- 0,6

9460 Ti-40Ta-IONb-lOV 168 0,011 0,07 0,127 0,4

9460 Ti-40Ta-IONb-IOV 336 0,009 0,05 - 0,3

9460 Ti-40Ta-lONb-lOV 672 0,005 0,05 - 0,2

T-79 Ti-40Ta-lONb-12V 48 0,24 -- - - .

T-80 Ti-40 Ta-IO Nb-16 V 48 0,12 - - - --

T-81 Ti-40Ta-IONb-20V 48 0,16

9461 Ti-QOTFt-IONb-3Cr 24 0,07 0,2 - 1,0

9461 Ti-40 Ta-IO Nb-3 Cr 51 0,03 0,09 - 0,8

9461. Ti-40Ta-IONb-3Cr 168 0,02 0,08 0,0915 0,42

9461 Ti-40Ta-lONb-3Cr 336 0,01 0,05 - 0,35

9461 Ti-40Ta-10 Nb-3 Cr 672 0,006 0,05 -- 0,2

I Kciiic erlindungsgemäß zu verw endeiicle Legierung.

Eine andere Gruppe von Legierungen, die auf die gleiche Art wie oben beschrieben hergestellt worden ist, wurde 48 Stunden lang in kochende 20°i"ige Salzsäure getaucht. Die ermittelten Gewichtsverluste wurden ebenfalls in mm AbtraglJahr umgerechnet und in Tabelle 2 wiedergegeben:

Tabelle 2

Metallverlust nach 48stündigem Kochen

in 20°/oiger 110

Korro-

Schmelze Zusammensetzung sions-

Nr. abtrag in

mmiJahr

T-980 Ti-50Ta-5Cr 0,09

T-981 Ti-52 Ta-5 Cr 0,16

T-982 Ti-54Ta-5 Cr 0,1

T-984 Ti-58'I'a-5 Cr 0,16

T-985 Ti-60Ta-5 Cr 0,13

T-986 Ti-50 Ta-3,5Cr-1,5Fe 0,31

T-987 Ti-5?Ta-3,5Cr-1,5Fe 0,18

T-988 Ti-54Ta-3,5Cr-1,5Fe 0,22

T-989 Ti-56Ta-3,5Cr-1,5 Fe 0,17

T-990 Ti-58 Ta-3,5Cr-1,5Fe 0,09

T-991 Ti-60 Ta-3,5Cr-1,5Fe 0,08

Korro-

Schmelze Zusammensetzung sions-

Nr. abtrag in

mm,Jahr

'17-992 Ti-50Ta-8,5 V-1,5AI 0,04

T-993 Ti-52Ta-8,5 V-1,5A1 0,03

T-994 Ti-54 Ta-8,5 V-1,5 Al 0,07

T-995 Ti-56 Ta-8,5 V-1,5 A1 0,04

T-996 Ti-58 Ta-8,5V-1,5A1 0,05

T-997 Ti-60Ta-8,5V-1,5A] 0,07

T-1001 Ti-40Ta-10Nb-5Cr 0,2

T-1002 Ti-50Ta-IONb-5Cr 0,3

T-1003 Ti-40 Ta-10Nb-3,5Cr-1,5Fe 0,31

T-1004 Ti-50 Ta- 10 N b-3,5 Cr-1,5 Fe 0,11

T-1005 Ti-40 Ta-10Nb-8,5V-1,5A1 0,19

T-1006 Ti-50 Ta-lONb-8,5V-1,5A1 0,11

T-1007 Ti-55Ta-5Cr-0,2 0 , 0,13

T- 1008 Ti-55 Ta-5 Cr-0,3 02 0,05

T-1009 Ti-55 Ta-3,5Cr-1,5Fe-0,2 0, 0,09

T-1011 Ti-55T1t-8,5 V-1,5A1-0,2 0, 0,04

T-1012 Ti-55Ta-8,5V-1,5A1-0,3 02 0,05

T-285 Ti-40Ta-lONb-5Cr 0,2

9562 Ti-50Ta-lOV 0,21

9563 Ti-60Ta-IOV 0,015

Fortsetzung

Korro-

Schmclze Zusammensetzung abtrag s

` in

mm Jahr

9564 Ti-55 Ta-5 V 0,008

9565 Ti-50Ta-20V 0,092

9567 Ti-50Ta-5 Mo 0,04

9568 Ti-50Ta-10Mo 0,09

T-286 Ti-55 Ta-5 Cr 0,03

T-122 Ti-40Ta-20Nb*) 0,11

T-123 Ti-40 Ta-20V 1,0

T-290 Ti-35 Ta-15Nb-10V-1,8A1 0,8

T-71 Ti-40 Ta-10Nb-8,5V-1,5A1 0,2

T-72 Ti-40 Ta-10Nb-lOV-1,8Al 0,4

T-73 Ti-40Ta-10 Nb-12V-2,1 A1 0,15

T-287 TI-40Ta-IONb-1 Fe 0,07

T-288 Ti-40Ta-lONb-2Fe 0,35

T-291 TI-40Ta-IONb-4Mn 0,15

T-511 Ti-60Ta-8,5 V-1,5AI 0,23

T-512 Ti-65Ta-8,5 V-1,5A1 0,1

T-513 TI-60Ta-6V-IAI 0,023

T-514 Ti-50Ta-lONb-6V-IAI 0,03

*) Keine erfindungsgemäß zu verwendende Legierung.

Aus den Tabellen I und 2 ist zu ersehen, daß die erfindungsgemäß zu -#"erwendenden Legierungen eine gute Korrosionsbeständigkeit gegen kochende Säuren aufweisen. Bekanntlich werden korrosionsbeständige Legierungen in zwei Klassen A und B eingeteilt, je nach dem Abtrag, den sie durch die jeweilige Korrosion erleiden. Legierungen, deren Abtrag geringer ist als 0,13 mm/Jahr, gehören zur Klasse A, und Legierungen, deren Abtrag geringer ist als 1,3 mm/Jahr, gehören zur Klasse B. Aus den wiedergegebenen Tabellen ist zu ersehen, daß die Legierungen aus 50"/o Titan und 50°1ö Tantal bzw. 50°1p Titan, 40°,!o Tantal und 10% Niob durch den erfindungsgemäßen Zusatz von 1i-stabilisierenden Elementen hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit innerhalb der angegebenen Grenzen, also der jeweiligen Gruppen, nicht beeinflußt werden.

Um die thermische Stabilität der Legierungen zu untersuchen, wurden Proben aus den gleichen Schmelzen, die oben hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit getestet wurden, zu Blechen ausgewalzt und geglüht. Anschließend wurden sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt und sodann ihre Festigkeit und Zähigkeit bestimmt. Die Proben wurden bei 760'C und in einigen Fällen bei 815' C 1/2 bis 1 Stunde geglüht, an Luft abgekühlt und dann 6 bis 24 Stunden auf 260 -bis 318- C erwärmt. An den Proben wurde die Zugfestigkeit sowie die Dehnung bestimmt und an weiteren Proben wurde der Biegetest ausgeführt, welcher ein Maß für die Zähigkeit abgibt. Das Ergebnis des Biegetests gibt den kleinsten Biegeradius an - bezogen auf die Blechdecke -, zu dem die Proben gebogen werden können, ohne zu reißen. Die Ergebnisse dieser Versuche stimmen gut mit den durch Dehnungsmessung ermittelten Zähigkeitswerten überein. In jedem Fall wurden Proben der Legierung im geglühten Zustand und solche, die erhöhter Temperatur ausgesetzt waren, miteinander verglichen. Die Resultate sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3

Kleinster

Schmelze Zugrest ig- 0,2-Grenze Dehnung Biege-

Nr. Zusammensetzung Glühung keit (I0 = 25 mm) radius

Blech-

kg mm2 kg mm2 ° o dicke

9151 Ti-50Ta*) 1:2h 760 Cl_ 62 35 24 --

9151 Ti-50 Ta*) '12h 760- C/L + 24h 150 Q l_ 102 102 - -

9151 Ti-50Ta*) 1/2h 760 CL - - - 1,9

9151 Ti-50 Ta*) 1 2 h 760-CL + 8 h 260 C L -- - - 5,7

9151 Ti-50Ta*) 1/2h 760 C .%L + 6h 318=C'L - -- - spröde

9151 Ti-50Ta*) "2h 760-C/L + 24h 428-C/L - - - spröde

9187 Ti-40Ta-IONb*) 1,2h 760-C L 70 31 28 -

9187 Ti-40Ta-IO Nb*) 1@Z h 760 C/L + 6h 205-C L 70 66 18 -

9187 Ti-40Ta-IONb*) 1.2h 760-CiL + 6h 260 CL 82 82 10 ' -

9187 Ti-40Ta-I()Nb*) 1 ,h 760-CIL + 6h 428 C L 116 ,@ 116 0 --

9187 Ti-40Ta-IONb*) 1/2h 760 C L + 24h 428 C: L 101 total versprödet

9189 Ti-40Ta-IONb*) 1 2h 760-C/L 75 27 31

--

9189 Ti-40Ta-IONb*) 1 2h 760 C L + 6h 260 C L 87 - 8 -

9189 Ti-40Ta-IONb*) 1 2h 760 C L + 6h 318 C, L 98 total versprödet

T-284 Ti-70Ta*) 1 2h 760-C L 76 36 13 -

T-284 Ti-70Ta*) ',2h 760 CL + 6h 318 C L 84 81 7 --

T-284 Ti-70Ta1 1.2h 760 C L - - - 1,3

T-'_84 Ti-70 Ta*) 1 2 h 760 C L + 9611 318 C L - - spröde

*1 keine rrlindiniL,gem:iß zu %rrncndende Legierung.

Fortsetzung

Kleinster

Zugfestig- Dehnung Biege-

Schmelze Zusammensetzung Glühung keit @#2-Grenze (1o = 25 mm) radius/

Nr.

Blech-

kg/mm2 kg/mm2 % dicke

9458 Ti-40 Ta-IO Nb-2 V 1 h 760° C/L 72 35 18 -

9458 Ti-40Ta-IONb-2V 1h 760°C,/L + 6h 318yC/L 82 81 11 -

9459 Ti-40 Ta-10 Nb-5 V 1 h 760" C/L 63 59 16 -

9459 Ti-40Ta-lONb-5V 1h 760°C/L + 6h 318°C/L 68 64 8 -

T-78 Ti-40 Ta-I 0 Nb-7 V '/2 h 760" C/L 65 60 13 -

T-78 Ti-40Ta-IONb-7V '/2h 760'-C,,fL + 24h 428°C/L 65 61 13 -

T-79 Ti-40Ta-10 Nb-I2 V '/2 h 760` C/L 72 67 15 -

-

T-79 Ti-40 Ta-10 Nb-12 V '/2 h 760°' C/L + 24h 428 C/L 72 70 15

T-81 Ti-40 Ta-10 Nb-20 V '12 h 760c 'Cl/ L 84 78 11 -

T-81 Ti-40 Ta-10 Nb-20 V 1/2h 760'C/L + 24h 428° C/L 87 83 17 -

9461 Ti-40 Ta- I O Nb-3 Cr 1 h 760° C/L 77 71 12 -

9461 Ti-40Ta-IONb-3Cr Ih 76WC/L + 6h 318-C/L 78 77 9 -

9461 Ti-40Ta-10 Nb-3 Cr 1 h 760 C/L + 6h428° C/L 81 79 6 -

T-285 Ti-40Ta-I O Nb-5 Cr '/ 1i 760° C/ L 65 64 16 -

T-285 T1-40 Ta-I O Nb-5 Cr '/ h 760° C,%L + 6 h 318 C/L 69 67 16 - -

T-285 Ti-40 Ta-10 Nb-5 Cr '/z h 760° C/L + 6 h 428'J C/L 70 69 15 -

9562 Ti-50 Ta-10 V l,/2 h 815" C/L 75 72 15 -

9562 Ti-50 Ta-I O V ','2 h 815` C/L + 48 h 428 -- C/L 78 75 7 -

T-286 Ti-55 Ta-5 Cr 1;2 h 760- C/L 85 82 8 -

T-286 Ti-55 Ta-5 Cr 1/2h 760 - C/L + 6 h 31 8- C/L 87 84 8 -

T-122 Ti-40Ta-20Nb*) '/2h 760-C/L - - - 4,4

T-122 Ti-40Ta-20Nb*) '/2h 760-'C/L + 24h 318-'C/L - - - 3,9

T-123 Ti-40 Ta-20 V '/2 h 760= C/L - - - 2,4

T-123 Ti-40Ta-20V '/2h 760-C/L + 24h 318-C/L - - - 3,1

T-71 Ti-40 Ta-1ONb-8,5V-1,5A1 '/2h 760-CL - - - 4

T-71 Ti-40 Ta-10Nb-8,5V-1,5A1 '/2h 760 C/L + 24h 260 C/L - - - 2,6

T-72 Ti-40 Ta-10Nb-lOV-1,8A1 h 760=C/L - - - 2,9

T-72 Ti-40 Ta-10Nb-10V-1,8A1 h 760-C/L + 24h 260-C'L - - - 2,3

T-73 Ti-40 Ta-10Nb-12V-2,lAI ';2h 760-C,%L - - - 3,2

T-73 Ti-40 Ta-lONb-12V-2,1A1 '/zh 760-C/L + 24h 260 C/L - - - 2,2

T-290 Ti-3 5Ta-15Nb-10V-1,8A1 '/2h 760-C,-L 81 77 15 --

T-290 Ti-35Ta-ISNb-IOV-1,8A1 ';2h 760 C,,/L + 6h 428-C/L 84 81 17 --

T-511 Ti-60Ta-8,5V-1,5A1 ' 2h 815 C/L - - -- 1,9

T-511 Ti-60Ta-8,5V-1,5A1 ' 2h 815 C !L + 611 428 C,/L - - -- 2,2

T-512 Ti-65 Tit-8.5 V-1,5A1 ' , h 815 C L + 6h428-CAL - - - 2,0

T-513 Ti-60Ta-6V-IAI ' Zli 815 C L - - - 2,5

T-513 T'i-60Ta-6V-1 AI ' 21i 815 C L + 611 428 C L ---- -

T-514 Ti-50T@t-IONb-6 V-I Al ' ; h 815 C L - -

T-514 Ti-50Ta-IONb-6V-1A1 ' 2h 815 C L + 6h 428 CL - - - 1,4

T-287 TI-40Ta-IONb-1 Fe 1,11760 C L 70 61 17 -

T-287 Ti-40Ta-10 Nb-1 Fe ' 2 h 760 C L + 6h 318-C L 94 94 1

T-288 Ti-40Ta-lONb-2Fe ' ,h 760 C L 80 77 17 -

T-288 Ti-40 Ta-IO Nb-2 Fe ' 2 h 760 C L + 611 318 C; L 84 82 16 -

T-288 Ti-40 Ta- l O Nb-2 Fe ' , 1i 760 C L + 611 428 C L 86 83 9

T-291 T1-40 Ta- I O Nb-4 Mti ' , h 760 C L 82 78 16 -

T-291 TI-40Ta-IONb-4Mn ' ,h 760 C L + 6h 318 C 'L 82 79 19

T-291 TI-40Tit-IONb-4Mti , ' ,li 760 C L + 2411 428 C L 87 80 11

*I keine erfindungsgemäß zu verwendende Legierung.

Die Ergebnisse, die an der Legierung aus 50% Titan und 50% Tantal sowie an der Legierung aus 50o% Titan, 40% Tantal und 10% Niob erzielt wurden, zeigen einen deutlichen Abfall der Zähigkeit, wenn diese Legierungen 6 Stunden auf 205°C erwärmt wurden. Ein vollständiger Verlust der Zähigkeit, also vollständige Versprödung ist zu verzeichnen, wenn die Proben 24 Stunden auf 428°C erhitzt wurden. Die Probe T-284, welche aus einer Legierung mit 70% Tantal, Rest Titan hergestellt war, fiel in der Dehnung von 13% auf 7°/o ab, nachdem sie 6 Stunden lang auf 318°C erhitzt worden war. Im Vergleich hierzu zeigten erfindungsgemäß zu verwendende Legierungen mit einem Gehalt an i3-Stabilisatoren innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen nur eine geringfügige Verminderung der Zähigkeit, nachdem diese 24 Stunden lang auf 428°C erhitzt worden waren. Zusätze von bis zu 2,5% Aluminium verbessern die thermische Stabilität der Legierungen deutlich und verleihen ihnen außerdem einen erhöhten Korrosionswiderstand, wie aus Tabelle 2 zu ersehen ist.

Weitere Versuche sind durchgeführt worden, um die thermische Stabilität der Legierungen zu untersuchen. Diese Eigenschaft ist wichtig, wenn der Werkstoff zu Bauelementen verarbeitet werden soll, die sowohl unter Spannung wie auch bei höheren Temperaturen verwendet werden, etwa als Teile für Autoklaven. Die Proben wurden geglüht und sodann unter Belastungen von 17,5 bis 49,0 kg/mm' bei Temperaturen von 260"C und 318°C 150 Stunden getestet. Der Vergleich der Zähigkeiten-ausgedrückt in % Bruchdehnung - zeigt bei den Proben aus den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen im nur geglühten Zustand und nach Belastung bei erhöhter Temperatur nur kleine Differenzen. Die Legierung aus 40% Tantal, 10% Niob, Rest Titan (Probe 9187) zeigte dagegen den vollständigen Verlust der Zähigkeit. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 4

Festigkeitseigenschaften bei

Beanspruchungsbedingungen Raumtemperatur nach Belastung

Schmelze Zusammensetzung , Glühung

Nr. Tempe- Zug-

Belastung Zeit Dehnung festig- p,2-Grenze Bruch-

ratur keit dehnung

C kg/mm 2 h "-o k ; mm= k /mm'

9187 Ti-40Ta-IO Nb*) 1/2 h 760° C/L 260 I 17,6 150I negativ 96 spröde spröde

9187 Ti-40 Ta-10 Nb*) 1/2 h 760° C/L ohne Belastung 70 31 28

9458 Ti-40Ta-IONb-2V 1 h 760'C/I- 260 I 17,6 I 150I negativ 92 - 9

9458 Ti-40Ta-10 Nb-2 V 1 h 760° C/L ohne Belastung 72 35 18

21

9459 Ti-40 Ta-IO Nb-5 V 1/2 h 760° C/L 260 17,6 150 negativ 75 74

9459 Ti-40 Ta-I O Nb-5 V 1/2 h 760° C/L 260

28,2

150I negativ 80 79 22

9459 Ti-40 Ta-10 Nb-5 V 1/2 h 760° C/L ohne Belastung 63 59 16

T-78 Ti-40 Ta-10 Nb-7 V 1/2h 7600C/L 260 I 42,1 1 150 1 0,0 75 72 7

T-78 Ti-40 Ta-10 Nb-7 V 1/2 h 760° C/L ohne Belastung 63 59 18

9460 Ti-40Ta-10 Nb-10 V 1 h 760° C/L 260 17,6 1 150 0,0 75 73 6

9460 Ti-40Ta-IONb-IOV Ih 760°C/L ohne Belastung 70 67 13

T-79 Ti-40 Ta-IO Nb- I 2 V 1/2 h 7600 C/L 260 42,1 150 0,0 74 70 17

T-79 Ti-40 Ta-IO Nb-12 V 1/2 h 760° C/L 318

42,1

150

0,06 77 75 13

T-79 Ti-40 Ta-10 Nb-I2 V 1/2h 760° C/L ohne Belastung 72 67 15

T-80 Ti-40 Ta-l0 Nb-I6 V 1/2 h 7600 C/L 318 I 45,7 1 150 1 0,02 84 80 15

T-80 Ti-40Ta-IONb-16V 1/2h 760°C/L ohne Belastung 81 77 14

T-81 Ti-40 Ta-l 0 Nb-20 V 1/2h 760° C/L 318 I 42,1 1 150 1 0,0 84 82 15

T,81 Ti-40 Ta-10 Nb-20 V 1/2 h 760° C/L ohne Belastung 88 83 17

9461 Ti-40Ta-lONb-3Cr 1h 760°C/L 260 I 31,6 1 150 1 negativ 84 84 16

9461 Ti-40Ta-IONb-3Cr 1 h 760°C/L ohne Belastung 77 71 12

T-285 Ti-40Ta-IONb-5Cr 1/2h 7600 C/L 260 49,2 1 150 1 0,95 67 63 11

T-285 Ti-40Ta-IONb-5Cr 1/2h 760"C/L ohne Belastung 67 65 13

9562 Ti-50 Ta- I O V 1/2h 815° C/L 318 I 28,2 1 150 1 0,0 85 -- 6

9562 Ti-50Ta-IOV 1/2h 815"C/L ohne Belastung 75 72 15

T-286 Ti-55 Ta-5 Cr 1/2 h 760° C/L 318 ( 42,1 1 150 1 0,0 95 89 10

T-286 Ti-55 Ta-5 Cr 1/2 h 760° C/L ohne Belastung 85 82 7

T-122 Ti-40Ta-20Nb*) 1/2h 760"C/L 318 I 35,2 1 1 50 1 0,0 77 75 4

T-122 Ti-40Ta-20Nb*) 1/2h 760"C/L ohne Belastung 58 49 7

*) Keine erfindungsgemäß zu verwendende Legierung.

Fortsetzung

Festigkeitseigenschaften bei

Beanspruchungsbedingungen Raumtemperatur nach Belastung

Schmelze Zusammensetzung Glühung

Nr.

Tempe- Zug- Belastung Zeit Dehnung festig- g- 0,2-Grenze dehnung

keit

_C kg, 'mm= h °@o k mm= k /mm' °/°

T-71 Ti-40Ta-10Nb-8,5V-1,5A1 ''2h 760' 0L 318 42,1 150 0,02 85 81 16

T-71 Ti-40Ta-10Nb-8,SV-I,SAI 1i 760-CIL ohne Belastung 81 77 15

T-72 Ti-40Ta-lONb-lOV-1,8A1 h 760='C/L 318 1 42,1 1 150 1 0,0 87 84 11

T-72 Ti-40Ta-lONb-lOV-1,SA1 '/2h 760'' C' L ohne Belastung 88 84 12

T-73 Ti-40Ta-IONb-12V-2,lAI "2h 760 C;1 318 42,1 1 150 1 0,0 94 88 19

T-73 T1'-40 Ta-10 Nb-12 V-2,1 Al ':'2 h 760' C/L ohne Belastung 96 89 16

T-290 Ti-35Ta-1-5Nb-10V-1,8A1 '/2h 760='C'L 318 I 42,1 I 150 1 0,05 85 80 14

T-290 Ti-35Ta-15Nb-i0V-1,8A1 11'2h 760'C,!L ohne Belastung 81 77 15

T-511 Ti-60Ta-8,5V-1,5A1 Uli 815='C/L 318 j 42,1 1 150 1 0,0 99 95 7

T-511 Ti-60Ta-8,5V-1,5A1 ';;h 815' C/L ohne Belastung 94 90 8

T-513 T1'-60 Ta-6 V-1 Al '/2 h 815 Cf L 318 j 42,1 1 150 1 0,0 92 89 10

T-513 Ti-60Ta-6 V-I A1 '/2 h 815 C/L ohne Belastung 84 81 8

T-514 TI-50Ta-IONb-6V-1 Al 1(2h 815''Q'L 318 I 42,1 1 150 ( 0,03 88 84 7

T-514 Ti-50Ta-IONb-6V-l Al h 815'C/ L ohne Belastung 85 81 9

T-291 T1'-40 Ta-IO Nb-4 Mti h 760° C/L 318 42,1 1 150 i 0,0 94 91 10

T-291 Ti-40Ta-IONb-4Mn 'Z h 760"C/L ohne Belastung 81 79 15

Eine bevorzugte erfindungsgemäß zu verwendende Legierung, die sowohl einen guten Korrosionswiderstand wie auch gute thermische Stabilität aufweist, enthält 50°/o Tantal, 8,5°% Vanadium, 1,5°%',) Aluminium, Rest Titan. Eine ähnliche Legierung enthält 50°i0 Tantal, 10% Niob, 8,5°:;, Vanadium, 1,5";0 Aluminium, Rest Titan. Repräsentative Werte für den Korrosionswiderstand und die mechanischen Eigenschaften dieser beiden erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung vor und nach einer Glühung sind in Tabelle 5 wiedergegeben.

Tabelle 5

1. Legierung: 50°1'o Ta, 8,5°% V, 1,5°:ö Al, Rest Ti

Korrosionsabtrag (mm/Jahr)

bei einem 48-Stunden-Versuch in

kochender

20°'i, IICI 60°" HZSO,@ 30°'" H3P0,, 3"i@, Oxalsäure

0,04 0,1 0,1 0,51

Mechanische Eigenschaften

Zugfestig- Bruch- Kleinster

keit 0,2-Grenze dehnung Biegeradius/

kg, mm2 kg/mmZ °/° Blechdicke

vor ........ 84 81 12 2

nach Glühung

(24h 428°C/L 91 88 10 2,2

2. Legierung: 40° 0 Ta, 10°%) Nb, 8,5°',) V, 1,5°() Al,

Rest Ti

Korrosionsabtrag (mm/Jahr)

bei einem 48-Stunder)-Versuch in

kochender

20°% HCI 600ö H,S04 30°,ö H@P04 3°1° Oxalsäure

0,2 0,2 0,25 0,8

Mechanische Eigenschaften

Zugfestig- Bruch- Kleinster

keit 0,2-Grenze dehnung Biegeradius/

kg/mm' kg/mm2 °% Blechdicke

vor ........ 84 77 15 3

nach Glühung

(24h428 J C/L 91 84 1 3 3,5

Bei den Versuchen im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Gehaltsgrenzen für die Zusätze an f-stabilisierenden Elementen kritisch sind. Weniger als 2°,/o an den f-Stabilisatoren Vanadium, Molybdän, Chrom, Eisen und; oder Mangan sind nicht in der Lage, die thermische Stabilität der Legierung in nennenswertem Maße zu verbessern, und mehr als 20°/a an einem oder mehreren dieser ff-Stabilisatoren verschlechtern sowohl den Korrosionswiderstand der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung wie auch deren mechanische Eigenschaften.

Claims

Patentanspruch: Verwendung einer Titan-Tantal-Legierung, bestehend aus 35 bis 70";'o Tantal, 2 bis 20°i0, vorzugsweise 5 bis 10°:o, eines oder mehrerer der 1i-stabilisierenden Elemente Vanadium, Molybdän, Chrom, Eisen, Mangan, gegebenenfalls bis 2,50;0 Aluminium, Rest Titan, wobei die Legierung an Stelle der entsprechenden Menge Tantal bis 15°1'0 Niob enthalten kann, als Werkstoff für die Herstellung von Gegenständen, die neben hoher Korrosionsbeständigkeit gegenüber kochenden Säuren auch hohe Festigkeit und hohe Zähigkeit, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, aufweisen müssen.