DE2215607A1 - ALPHA / BETA - TITANIUM ALLOY - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Erzeugnisse aus einer et/β - Titanlegierung.The present invention relates to improved products made from an et / β titanium alloy.
Neuere Konstruktionen von Luftfahrzeug-Antriebssyetemen mit immer höheren Schubleistung-zu-Gewichtsverhältnissen erfordern verbesserte Materialien mit außerordentlichen Eigenschaften. Eine spezielle Anwendung für ein solches Material, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von Interesse ist, ist die in einer geschmiedeten Rotationsscheibe (wrought iron disc) für Strahltriebwerkgebläse (jet engine fans) und Verdichterläufer (compressor rotors).Newer designs of aircraft propulsion systems with always higher thrust-to-weight ratios require improved ones Materials with extraordinary properties. A special application for such a material that is related of interest with the present invention is in a wrought iron disc for jet engine fans (jet engine fans) and compressor rotors.
Wegen ihrer hohen Pestigkeit-zu-Gewichtsverhältnisse im Vergleich mit anderen Materialien, ebenso wie wegen ihrer guten Korrosionsbeständigkeit wurden Titanlegierungen in immer größeren Mengen für verschiedene Teile von Strahltriebwerken verwendet. Metallurgische Untersuchungen solcher Legierungen haben jedoch die Not-Because of their high pesticide-to-weight ratios in comparison With other materials, as well as because of their good corrosion resistance, titanium alloys were used in ever larger quantities used for various parts of jet engines. Metallurgical investigations of such alloys, however, have the necessity
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wendigkeit einer verbesserten Bruchzähigkeit (fracture toughness) gezeigt. Es erwies sich auch als erforderlich, ein relativ dickes Erzeugnis besser gleichmäßig durch die gesamte Struktur zu härten, ohne dabei andere Festigkeitseigenschaften zu beeinträchtigen, wie Kriechfestigkeit, Zugfestigkeit und Streckgrenze (yield strength).Maneuverability of improved fracture toughness is shown. It also proved necessary to have a relatively thick one To harden the product evenly through the entire structure, without affecting other strength properties such as creep resistance, tensile strength and yield point (yield strength).
Kurz gesagt umfaßt die Legierung der vorliegenden Erfindung in einer Form einecX-/P -Titanlegierung, die im wesentlichen die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufweist:Briefly stated, the alloy of the present invention comprises in a form a cX / P titanium alloy having essentially the following composition in weight percent:
3-7 Aluminium, 1-3 Zinn, 1 - H Zirkon, 2-6 Molybdän, 2-6 Chrom, bis zu 0,2 Sauerstoff, bis zu 6 Vanadium, bis zu 0,5 Silicium und den Rest Titan, sowie zufällige Verunreinigungen. In ihrer speziell bevorzugten Form besteht die Legierung nach der vorliegenden Erfindung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gew.-?:3-7 aluminum, 1-3 tin, 1 - H zirconium, 2-6 molybdenum, 2-6 chromium, up to 0.2 oxygen, up to 6 vanadium, up to 0.5 silicon and the remainder titanium, as well as random Impurities. In its particularly preferred form, the alloy according to the present invention consists essentially of the following components by weight:
4,5 - 5,5 Aluminium, 1,5 - 2,5 Zinn, 1,5 - 2,5 Zirkon, 3,5 4,5 Molybdän, 3,5 - 4,5 Chrom, bis zu etwa 0,12 Sauerstoff, bis zu etwa 0,5 Silicium und der Rest sind Titan sowie zufällige Verunreinigungen. Das verbesserte Erzeugnis nach der .vorliegenden Erfindung, das aus einer solchen Titanlegierung besteht, wird mittels zweimaliger Vergütungsbehanölung durch Erwärmen auf Temperaturen im Bereich von etwa 730- etwa 87O°C bzw. etwa 675 - etwa 8l5°C und jeweils anschließendes Abschrecken, sowie eine folgende Alterung bei Temperaturen im Bereich von etwa 590 - etwa 65O0C erhalten. Bei der spezie'll bevorzugten Form der Legierung der vorliegenden Erfindung wird die Vergütungsbehandlung einmal bei einer Temperatur von etwa 840 C und dann bei etwa 800°C durchgeführt/und die anschließende Alterung bei etwa 59O°C.4.5-5.5 aluminum, 1.5-2.5 tin, 1.5-2.5 zirconia, 3.5-4.5 molybdenum, 3.5-4.5 chromium, up to about 0.12 Oxygen, up to about 0.5 silicon, and the remainder is titanium and incidental impurities. The improved product according to the present invention, which consists of such a titanium alloy, is made by means of two tempering treatments by heating to temperatures in the range of about 730- about 87O ° C and about 675- about 815 ° C and each subsequent quenching, as well as a subsequent aging at temperatures in the range of about 590 - about 65O 0 C obtained. In the particularly preferred form of the alloy of the present invention, the tempering treatment is carried out once at a temperature of about 840.degree. C. and then at about 800.degree. C. and the subsequent aging at about 600.degree.
Pie Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show in detail:
Pip. 1 eine graphische Darstellung der Tiefe der Härtbarkeit der erf Indungsgem'ißen Legierung durch einen Vergleich der Zugfestigkeit in Abhängigkeit von der Entfernung von derPip. 1 is a graph showing the depth of hardenability of the according to the invention by comparing the Tensile strength as a function of the distance from the
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Oberfläche des Erzeugnisses aus der Legierung undSurface of the product from the alloy and
Fig. 2 eine graphische Darstellung,.in der die Bruchzähigkeit der bevorzugten Form der Legierung der vorliegenden Erfindung bei 0,2 % Streckgrenze mit dem Durchschnittswert ähnlicher käuflicher Legierungen nach verschiedenen Hitzebehandlungen verglichen ist.Figure 2 is a graph comparing the fracture toughness of the preferred form of the alloy of the present invention at 0.2 % yield strength with the average of similar commercial alloys after various heat treatments.
Während der vergangenen Jahre ist über eine große Vielz^ahl von Titanlegierungen berichtet worden, von denen einige interessante mechanische Eigenschaften für gewisse Tieftemperatur- oder gewisse Hochtemperatur-Anwendungen haben. Darüber hinaus wurde über Untersuchungen berichtet betreffend die Verwendung einer Anzahl von die Bildung dev<J~-Phase begünstigender Stoffe, einer Anzahl die Bildung derß-Phase begünstigender Stoffe, die Bilder intermetallischer Verbindungen und die auf Zwischengitterplätzen angeordneten Bestandteiievf£s wurdeSWert gelegt auf die Fähigkeit, die Zugeigenschaften, wie die Zugfestigkeit und die Streckgrenze zusammen mit der Dehnbarkeit und den Oxidationseigenschaften, zu verbessern.A wide variety of titanium alloys have been reported over the past few years, some of which have interesting mechanical properties for certain low temperature or certain high temperature applications. In addition, investigations have been reported on the use of a number of substances promoting the formation of the v <J ~ phase, a number of substances promoting the formation of the β phase, the images of intermetallic compounds, and the interstitial constituents, became S value placed on the ability to improve tensile properties such as tensile strength and yield strength along with ductility and oxidation properties.
Es ist nun festgestellt worden, daß für die Anwendung von Erzeugnissen aus Titanlegierungen, wie für Teile in Strahltriebwerken unter belastenden Arbeitsbedingungen, zusätzlich zu solchen mechanischen Eigenschaften eine verbesserte Bruchzähigkeit erforderlich is^, ebenso wie die Möglichkeit, ein Erzeugnis gleichmäßig durch relativ dicke Bereiche, wie etwa 15 cm oder mehr, härten zu können. So ist z.B. eine kommerzielle Titanlegierung, die bisweilen als Ti-662 bezeichnet wird und nominell die folgende Zusammensetzung hat : 6% Aluminium, 6 % Vanadium, 2 % Zinn, Rest Titan, nur bis zu einer Dicke von etwa 7,5 cm vollständig durchhärtbar, im Handel wird sie als nur bis zu etwa 5 cm härtbar bezeichnet. Wie snäter im Zusammenhang mit der Fig. 1 gezeigt wird, ' ist die erfindunrsgemäfte Legierung in Form einer Stange von etwa Vj cm Durchmesser und etwa 13 cm Länge vollständig durchhärtbar.It has now been found that the use of titanium alloy products, such as parts in jet engines under stressful working conditions, requires improved fracture toughness in addition to such mechanical properties, as well as the ability to uniformly pass a product through relatively thick areas such as about 15 cm or more to be able to harden. For example, a commercial titanium alloy, which is sometimes referred to as Ti-662 and nominally has the following composition: 6% aluminum, 6 % vanadium, 2 % tin, the remainder titanium, can only be completely hardened up to a thickness of about 7.5 cm , in the trade it is described as curable only up to about 5 cm. As will be shown later in connection with FIG. 1, the alloy according to the invention can be completely hardened through in the form of a rod about 1/2 inch in diameter and about 13 cm in length.
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Ein anderer spezieller Vorteil des Erzeugnisses der vorliegenden Erfindung ist dessen verbesserte Bruchzähigkeit. Bei der Messung der Bruchzähigkeit wird die Größe K_ verwendet. Diese Größe gibt die Zugbelastung an, die ausreicht, einen raschen Bruch eines angebrochenen (cracked) Probestückes zu verursachen. Kc wird in tausend Pounds (0,^5*1 kg) pro Quadratzoll pro Zolldicke (ksi χ rZoll) gemessen und variiert mit der Dicke des Materials. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hattten Κ-,-Werte größer als 85 bei einer Streckgrenze von 0,2 % bei etwa 150 000 Pounds pro Quadratzoll (ksi). Vergleichsweise haben solche Legierungen, wie Ti-662, lediglich einen K„-Wert von nur 40 im gleichen Festigkeitsbereich.Another particular advantage of the product of the present invention is its improved fracture toughness. When measuring the fracture toughness, the quantity K_ is used. This value indicates the tensile load that is sufficient to cause a quick break in a cracked test piece. K c is measured in thousands of pounds (0, ^ 5 * 1 kg) per square inch per inch thickness (ksi χ r inches) and varies with the thickness of the material. Embodiments of the present invention had Κ, - values greater than 85 with a 0.2 % yield strength at about 150,000 pounds per square inch (ksi). In comparison, alloys such as Ti-662 only have a K “value of only 40 in the same strength range.
Die verbesserten Eigenschaften der Legierung der vorliegenden Erfindung werden durch eine sorgfältige Kombination dero^-Phasen-Stabilisatoren Aluminium, Zinn und Zirkon, sowie der/-Phasen-Stabilisatoren Molybdän und Chrom erreicht, wobei als Haupt-ö^-- Phasen-Stabilisatoren 3-7 Gew.-? Aluminium, 1-3 Gew.-? Zinn und 1-4 Gew.-% Zirkon, sowie zusätzlich als Haupt-^-Phasen-Stabilisatoren 2-6 Gew.-? Molybdän und 2-6 Gew.-? Chrom eingesetzt werden. Die Gesamtmenge deroC-Phasen-Stabilisatoren ist jedoch geringer als die für die Bildung der unerwünschten Verbindung Ti^Al ausreichende Menge. Ein Verfahren zur Bestimmung eines Aluminium-Äquivalenzfaktors, oberhalb dessen sich Ti,Al bilden kann, ergibt gemäß der Beziehung in Gew.-g : ? Al + % Sn/ 3 + Zr/6 + 10 (0) einen Maximalwert von 8. Mehr als etwa 12 ? (p -Phasen-Stabilisatoren insgesamt führen zu einer verringerten Kriechfestigkeit und zu einer Erhöhung der Dichte bis zu unerwünschten Werten. Die erfindungsgemäße Legierung enthält gerade genug^-Phasen-Stabilisatoren, um eine deutlich verbesserte Härtbarkeits-Tiefe zu erhalten, jedoch nicht ausreichend, um für die praktische Anwendung andere Hochtemperatureigenschaften zu beeinträchtigen und die Dichte zu vergrößern.The improved properties of the alloy of the present invention are achieved through a careful combination of the o ^ -phase stabilizers aluminum, tin and zircon, and the / -phase stabilizers molybdenum and chromium, with 3- 7 wt. Aluminum, 1-3 wt. Tin and 1-4 wt -.% Zirconium, and additionally as the main - ^ - phase stabilizers 2-6 wt? Molybdenum and 2-6 wt. Chromium can be used. However, the total amount of the oC phase stabilizers is less than the amount sufficient for the formation of the undesired compound Ti ^ Al. A method for determining an aluminum equivalence factor, above which Ti, Al can form, gives according to the relationship in weight-g:? Al + % Sn / 3 + Zr / 6 + 10 (0) a maximum value of 8. More than about 12? (p -phase stabilizers overall lead to a reduced creep resistance and an increase in density to undesirable values. The alloy according to the invention contains just enough ^ -phase stabilizers to obtain a significantly improved hardenability depth, but not sufficient to to impair other high-temperature properties for practical use and to increase the density.
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Von Aluminium, dem wirksameTi^-Phasen-Verfestiger werden mindestens 3 % für die Verfestigung der festen Lösung und zur Verbesserung der Kriechbeständigkeit benötigt. Mehr als 7 % Aluminium hingegen können zur Bildung der unerwünschten Verbindung Ti,Al.führen. At least 3% of aluminum, the effective Ti ^ phase strengthening agent, is required for strengthening the solid solution and improving the creep resistance. On the other hand, more than 7 % aluminum can lead to the formation of the undesired compound Ti, Al.
Die Elemente Zinn und Zirkon sind, wie Aluminium, Verfestiger für die feste Lösung und verbessern die Kriechbeständigkeit. Sie werden hinzugegeben, damit nicht mehr als 7 % Aluminium benötigt werden, da sie eine geringere Tendenz zur Bildung des unerwünschten Ti,Al schaffen. Weniger als 1 % von jedem ist für eine deutliche Wirkung auf dieoC-Phase nicht ausreichend. Mehr als 3 % Zinn und mehr als 4 % Zirkon können, zusammen mit dem genannten Aluminiumgehalt, zur Bildung der unerwünschten Ti,Al-Verbindung beitragen und auch die Dichte erhöhen.The elements tin and zircon, like aluminum, strengthen the solid solution and improve creep resistance. They are added so that no more than 7 % aluminum is required, as they create a lower tendency for the formation of the undesirable Ti, Al. Less than 1 % of each is insufficient for a significant effect on the oC phase. More than 3 % tin and more than 4 % zircon, together with the aluminum content mentioned, can contribute to the formation of the undesired Ti, Al compound and also increase the density.
Sauerstoff, das wie Kohlenstoff und Stickstoff ein Restelement ist, sollte so gering wie möglich gehalten werden, damit die verbesserte Bruchzähigkeit, wie durch K^ gemessen,erhalten wird. Es wurde festgestellt, daß ein Gehalt von mehr als etwa 0,2 % Sauerstoff die Bruchzähigkeit verringert und die Brüchigkeit erhöht.Oxygen, which is a residual element like carbon and nitrogen, should be kept as low as possible in order that the improved fracture toughness as measured by K ^ is obtained. It has been found that greater than about 0.2 % oxygen content decreases fracture toughness and increases brittleness.
Von den/^-Phasen-Stabilisatoren, die in der Legierung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, unterstützt das Element Molybdän die Festigkeit und Härtbarkeit. Die Verwendung von mehr als 6 % Molybdän führt nach dem Altern zu einer verringerten Duktilität. Weniger als 2 % Molybdänjsind für die Härtbarkeit nicht ausreichend. Chrom wird für die Härtbarkeit hinzugegeben und führt beim Altern weniger als Molybdän zu einer Verringerung der Duktilität . Mehr als 6 % Chrom führen jedoch zur Verringerung der Duktilität und weniger als 2 % reichen für die Härtbarkeit nicht aus. Die Kombination von Molybdän und Chrom ist vorteilhafter als Molybdän allein und deshalb wird diese Kombination in der vorliegenden Erfindung verwendet. Da Molybdän beim Altern zum Verspröden führt, ist der erfindungsgemäßen Legierung zur g der anderen/^-Phasen-Stabilisatoren das ElementOf the phase stabilizers included in the alloy of the present invention, the element molybdenum assists in strength and hardenability. Using more than 6 % molybdenum results in decreased ductility after aging. Less than 2 % molybdenum is insufficient for hardenability. Chromium is added for hardenability and less than molybdenum leads to a reduction in ductility with aging. However, more than 6 % chromium leads to a reduction in ductility and less than 2 % is insufficient for hardenability. The combination of molybdenum and chromium is more advantageous than molybdenum alone and therefore this combination is used in the present invention. Since molybdenum leads to embrittlement on aging, the alloy according to the invention is the element for the other / ^ phase stabilizers
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Vanadium zugesetzt, um eine Verfestigung zu bewirken. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann in der Legierung daher Molybdän teilweise durch Vanadium ersetzt werden, um das mit dem Molybdän verbundene Problem der Versprödung zu verringern. Mehr als 6 % Vanadium schaffen jedoch ähnliche nachteilige Eigenschaften.Vanadium added to cause solidification. In the context of the present invention, molybdenum can therefore be partially replaced by vanadium in the alloy in order to reduce the problem of embrittlement associated with molybdenum. However, greater than 6 % vanadium creates similar adverse properties.
Die erfindungsgemäße Legierung kann auch Silicium enthalten, das in einer Vielzahl von Legierungen als dispersionsverfestigendes Element verwendet wird. Im vorliegenden Falle wird es zur Verbesserung der Kriechbeständigkeit und der Festigkeit der festen Lösung hinzugegeben. Mehr als etwa 0,5 % Silicium führen jedoch zu einem Abfall der Duktilität und die Legierung wird, insbesondere nachdem man sie den Betriebstemperaturen ausgesetzt hat, brüchig. In einer der bevorzugten Aus führungsformeη besteht die erfindungsgemäße Legierung im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozenten: 4-6 Aluminium, 1-3 Zinn, 1-3 Zirkon, 3-5 Molybdän, 3 - 5 Chrom, bis zu etwa 0,15 Sauerstoff, bis zu etwa 4 Vanadium, bis zu etwa 0,3 Silicium und der Rest sind Titan sowie zufällige Verunreinigungen.The alloy of the invention can also contain silicon, which is used as a dispersion strengthening element in a variety of alloys. In the present case, it is added to improve the creep resistance and the strength of the solid solution. However, greater than about 0.5 % silicon results in a drop in ductility and the alloy becomes brittle, especially after exposure to operating temperatures. In one of the preferred embodiments, the alloy according to the invention consists essentially of the following components in percent by weight: 4-6 aluminum, 1-3 tin, 1-3 zirconium, 3-5 molybdenum, 3-5 chromium, up to about 0.15 oxygen , up to about 4 vanadium, up to about 0.3 silicon, and the remainder is titanium and incidental impurities.
Für die Bewertung der erfindungsgemäßen Legierungen wurden verschiedene Legierungen nach der Erfindung erschmolzen und untersucht. Desgleichen wurden vergleichbare, härtbare käufliche Titanlegierungen geprüft. Die folgende Tabelle I gibt·die nominellen Zusammensetzungen einiger der erschmolzenen und untersuchten Legierungen wieder.Various Alloys according to the invention melted and investigated. Comparable, hardenable, commercially available titanium alloys were also tested. The following table I gives the nominal Compositions of some of the alloys melted and examined again.
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Nominale in Gew.-#, Rest Ti und zufällige Verunreinigungen Legierung Al Sn Zr Mo Cr V 0 Pe_ C_u Al-Äquivaleaiz-3?aktor Nominal in wt .- #, remainder Ti and incidental impurities Alloy Al Sn Zr Mo Cr V 0 Pe_ C_u Al equivalence 3? Aktor
1 5,5 2 2 .6 0,08 7,01 5.5 2 2 .6 0.08 7.0
2 5,5 2 2 2 4 4 0,08 "7,3 .3 4 2 2 2 4 4 0,08 5,82 5.5 2 2 2 4 4 0.08 "7.3. 3 4 2 2 2 4 4 0.08 5.8
4 5 2 2 4 4 0,08 6,84 5 2 2 4 4 0.08 6.8
5 6 2 6 0,15 0,7 0,7 8,35 6 2 6 0.15 0.7 0.7 8.3
6 6 2 4 6 0,12 8,66 6 2 4 6 0.12 8.6
Die Legierungen der Tabelle I wurden zweimal in Vakuum unter Verwendung abschmelzender Elektroden mit einem Lichtbogen zu etwa 15 kg-Barren geschmolzen, die etwa einen Durchmesser von 13 cm hatten und dann bei etwa IO65 °C zu knüppeiförmigen Werkstücken geschmiedet. Danach wurden sie bei etwa 950 C zu Stangen von etwa 13 - 25 mm Durchmesser extrudiert, die dann bei etwa 84(3 C im Gesenk zu Stangen von etwa l6 - 19 mm Durchmesser verarbeitet wurden. Diese Stangen wurden zur Bestimmung, der Zugeigenschaften und der BruchZähigkeit als Funktion der Hitzebehandlung verwendet. Die erhaltenen Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle II enthalten.The alloys of Table I were used twice in vacuo melting electrodes with an electric arc about 15 kg bars, which had a diameter of about 13 cm, were melted and then at about 1065 ° C into billet-shaped workpieces forged. They were then extruded at about 950 C into rods about 13-25 mm in diameter, which were then extruded at about 84 (3 C in Die processed into bars about 16-19 mm in diameter. These rods were used to determine the tensile properties and fracture toughness as a function of heat treatment. The measurement results obtained are shown in Table II below.
Zugeigenschaften und BruchzähigkeitTensile properties and fracture toughness
0,2 % 0.2 %
Legie- Vergütungsbehandlung Zugfestigkeit Streck- Bruch-Alloy tempering treatment tensile strength elongation fracture
rung (ϊ\ Std. bei etwa 590 C (UTS) grenze zähigktion (ϊ \ hour at approx. 590 C (UTS) limit viscous
gealtert) kg/cnC(ksi) (Y.S.1 Kc(ksiaged) kg / cnC (ksi) (YS 1 K c (ksi
x 10"-^ kg/cm Λ . (ksi)xlOx 10 "- ^ kg / cm Λ . (ksi) xlO
1 -870 °C/1 Std., -815 °C/2 Std. 10,92(156) 10,5(150) 601 -870 ° C / 1 hour, -815 ° C / 2 hours 10.92 (156) 10.5 (150) 60
2 -'δΐ'δ °C/2 Std., -7^0 °C/2 Std. 11,55(165) 11,13(159) 522 -'δΐ'δ ° C / 2 hrs., -7 ^ 0 ° C / 2 hrs. 11.55 (165) 11.13 (159) 52
3 ~78O °C/2 Std-, -730 °C/2 Std. 10,85(155) 10,28(W) 883 ~ 780 ° C / 2h-, -730 ° C / 2h. 10.85 (155) 10.28 (W) 88
4 ~86O °C/2 Std., ~78O °C/2 Std. 12,04(172) 11,41(163) 674 ~ 860 ° C / 2 hrs., ~ 780 ° C / 2 hrs. 12.04 (172) 11.41 (163) 67
5 ~87O °C/1 Std-, 11,55(165) 10,85(155) 1IO5 ~ 870 ° C / 1 hour-, 11.55 (165) 10.85 (155) 1 OK
6 -910 °C/lStd- 11,97(171) 10,78(15*0 386 -910 ° C / lh- 11.97 (171) 10.78 (15 * 0 38
Die in Tabelle II aufgeführten Daten wurden von Probekörpern erhalten, die so hitzebehandelt wurden, daß die beste Kombination hinsichtlich der Zugfestigkeit, der 0,2 ^-Streckgrenze und der Bruchzähigkeit erhalten wurde. Alle Legierungen mit Ausnahme der Legierung 5> die in Wasser abgeschreckt wurde, wurden zwischen den Heizstufen durch eine Gebläseluftkühlung rasch abgekühlt.The data listed in Table II were obtained from test specimens which have been heat treated so that the best combination in terms of tensile strength, 0.2 ^ yield strength and Fracture toughness was obtained. All alloys with the exception of alloy 5> quenched in water were rapidly cooled by forced air cooling between heating stages.
Den obigen Daten kann entnommen werden, daß die Legierungen 2,3 und 1J die beste Kombination hinsichtlich der Bruchzähigkeit und Zugfestigkeit mit einer deutlich höheren Bruchzähigkeit als die ähnlichen, handelsüblichen Legierungen 5 und 6 aufweisen. Wie den in der folgenden Tabelle III aufgeführten Ergebnissen zu entnehmen ist, bildet die Legierung *J wegen ihrer ungewöhnlichen Fähigkeit einer bedeutend verbesserten Kriechbeständigkeit die besonders bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Legierungen, sofern diese Eigenschaft für den aus einer solchen Legierung herstellbaren Artikel erwünscht ist.From the above data it can be seen that alloys 2, 3 and 1 J have the best combination in terms of fracture toughness and tensile strength with a significantly higher fracture toughness than the similar, commercially available alloys 5 and 6. As can be seen from the results listed in Table III below, the alloy * J forms the particularly preferred embodiment of the alloys according to the invention because of its unusual ability of significantly improved creep resistance, provided that this property is desired for the article that can be produced from such an alloy.
'-J* —n'-J * -n
Ergebnisse des Kriechbeständigkeits-TestsCreep Resistance Test Results
n χ ΙΟ"3 ρ bei'-425 C/ 5,25VTCgZcIn (75 ksi) n χ ΙΟ " 3 ρ at'-425 C / 5.25VTCgZcIn (75 ksi)
Vergütungsbehandlung wie in Tabelle IICompensation treatment as in Table II
Legierung Zeit für die angegebene Gesamtzeit Kriech verformung (Std·) (Std.) Alloy time for the specified total time Creep deformation (hours) (hours)
0,1% 0,2% O 3 53g0.1% 0.2% O 3 53g
3 0,9 2,8 13 17,63 0.9 2.8 13 17.6
4 2,2 7,2 55,0 161,74 2.2 7.2 55.0 161.7
Um die Möglichkeit zum vollständigen Durchhärten zu ermitteln, wurde aus der Legierung 4 ein Knüppel mit einem Durchmesser von etwa 15 cm (6 Zoll) und einer Länge von etwa 18 cm (7JZ0II) hergestellt. Die Zusammensetzung der Legierung 4 lag im speziell bevorzugten Bereich von 4,5 - 5,5 % Aluminium, 1,5 - 2,5 % Zinn, 1,5 2,5 % Zirkon, 3,5 - 4,5 % Molybdän, 3,5 - 4,5 % Chrom, bis zu 0,12 % Sauerstoff, bis zu 0,5 % Silicium und der Rest sind Titan und zufällige Verunreinigungen» Die graphische Darstellung der Pig. I zeigt die relative Gleichförmigkeit der Härtbarkeit des etwa 15 cm dicken Knüppels, wie sich anhand der Zugfestigkeit (UTS) und der Streckgrenze (YS) bei verschiedenen Entfernungen von der Oberfläche messen läßt. Die Knüppel waren zweimal einer Vergütungsbehandlung unterworfen worden, wobei man sie zuerst 4 Stunden auf eine Temperatur von etwa 840 0C erhitzte, danach rasch abkühlte und sie dann für 4 Stunden auf etwa 800 0C erhitzte, sie nochmals rasch abkühlte und dann etwa 8 Stunden bei etwa 590 0C alterte. Es wurden zwei Versuchsreihen durchgeführt, und zwar eine, bei der nach den Erhitzungsstufen in Wasser abgeschreckt wurde (WQ) und eine andere mit Gebläseluftkühlung (PAC) nach den Heizschritten. Die bei diesen Hitzebehandlungen erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 1 aufgeführt. Wie bereits erwähnt, ist eine gleichmäßige oder völlige Härtbarkeit eine3 Erzeugnisses bis zu einer Tiefe von mehr als etwa 5 - 8 cm (2 - 3 Zoll) Dicke sehr ungewöhnlich bei Titanlegierungen. Der Fig*l kann entnommen werden, daß bei dem Erzeugnis aus der erfindungsgemäßen Legierung eine ungewöhnliche Tiefe derIn order to determine the possibility of full through-hardening, a billet about 15 cm (6 inches) in diameter and about 18 cm (7JZ0II) in length was made from alloy 4. The composition of alloy 4 was in the particularly preferred range of 4.5-5.5 % aluminum, 1.5-2.5 % tin, 1.5-2.5 % zirconium, 3.5-4.5 % molybdenum, 3.5 - 4.5 % chromium, up to 0.12 % oxygen, up to 0.5 % silicon and the remainder is titanium and incidental impurities »The graphic representation of the Pig. I shows the relative uniformity of the hardenability of the approximately 15 cm thick billet, as measured by the tensile strength (UTS) and the yield strength (YS) at various distances from the surface. The billets had been subjected to a tempering treatment twice, in which they were first heated for 4 hours to a temperature of about 840 ° C., then rapidly cooled and then heated to about 800 ° C. for 4 hours, cooled again quickly and then about 8 hours aged at about 590 0 C. Two series of tests were carried out, one with quenching in water after the heating steps (WQ) and another with forced air cooling (PAC) after the heating steps. The results obtained from these heat treatments are shown in FIG. As noted, uniform or total hardenability of a product to a depth of greater than about 5-8 cm (2-3 inches) in thickness is very uncommon for titanium alloys. It can be seen from FIG. 1 that the product made from the alloy according to the invention has an unusual depth
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Härtbarkeit erreicht wird.Hardenability is achieved.
Aus den etwa 15 cm dicken Knüppeln wurden etwa 7>5 cm (3 Zoll) dicke flache Schmiedlinge hergestellt und auf Festigkeit und Bruchzähigkeit untersucht. Die Werte in der folgenden Tabelle IV zeigen die außergewöhnliche Bruchzähigkeit der Legierung 4, die mit ihrer Zusammensetzung innerhalb des bevorzugten Bereiches der erfindungsgemäßen Legierungen liegt und dabei als Ergebnis der Alterung bei Temperaturen im Bereich von etwa 590 - etwa 650 0C gleichzeitig eine gute Zugfestigkeit aufweist. Eine Alterung bei Temperaturen oberhalb von etwa 65O 0C führt zu verringerten mechanischen Festigkeitseigenschaften. Vor dem Altern wurden die Schmiedlinge einer zweimaligen Vergütungsbehandlung unterworfen, und zwar 4 Stunden bei etwa 850 0C, danach mit Gebläseluft gekühlt, dann 4 Stunden auf etwa 8OO 0C erhitzt und nochmals mit Gebläseluft abgekühlt .From the approximately 15 cm thick billets, approximately 7> 5 cm (3 inches) thick flat forgings were made and tested for strength and fracture toughness. The values in the following Table IV show the outstanding fracture toughness of the alloy 4, which lies with its composition within the preferred range of the alloys according to the invention, while as a result of aging at temperatures in the range of about 590 - simultaneously has about 650 0 C a good tensile strength . An aging at temperatures above about 65O 0 C leads to reduced mechanical strength properties. Before aging, the Schmiedl Inge a two-time annealing treatment were subjected, namely 4 hours at about 850 0 C, then cooled with forced air, then heated for 4 hours to about 8OO 0 C and again cooled with forced air.
Durchschnittliche mechanische Eigenschaften Legierung 4 in'■"7,5 cm dicken SchmiedlingenAverage mechanical properties of alloy 4 in ½ inch thick blacksmiths
Alterungstemperatur Zugfestigkeit Streckgrenze BruchzähigkeitAging temperature tensile strength yield point fracture toughness
(0C) kg/cm^ (ksi) lc£?cmi*(ksi) (Kn )( 0 C) kg / cm ^ (ksi) lc £? Cmi * (ksi) (K n )
χ 10 χ 10 JJ χ 10 χ 10 J \l J \ l
— 650 10,92 (156) 10,43 (149) :- 73- 650 10.92 (156) 10.43 (149) : - 73
— 590 12,18 (174) 11,83 (I69) 51- 590 12.18 (174) 11.83 (I69) 51
Fig. 2 zeigt einen graphischen Vergleich zwischen den Legierungen 3 und 4, die hinsichtlich ihrer Zusammensetzung im bevorzugten Bereich der vorliegenden Erfindung liegen und dem Durchschnittswert ähnlich härtbarer, handelsüblicher Titanlegierungen mit Bezug auf die Bruchzähigkeit K bei verschiedenen, durch unterschiedliehe Hitzebehandlungen verursachte 0,2 % Streckgrenzen. Der Fig. 2 ist ohne weiteres zu entnehmen, daß die vorliegende Erfindung eine bedeutende Verbesserung gegenüber den handelsüblichen Legierungen mit sich bringt und zwar entweder, wie hitzebehandelt,2 shows a graphic comparison between alloys 3 and 4, which are in the preferred range of the present invention with regard to their composition and the average value of similarly hardenable, commercially available titanium alloys with reference to the fracture toughness K at various 0.2 % caused by different heat treatments. Yield strengths. From Fig. 2 it can be readily seen that the present invention brings a significant improvement over the commercial alloys with it, either, as heat-treated,
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hinsichtlich einer höheren Bruchzähigkeit oder bezüglich einer höheren Streckgrenze.with regard to a higher fracture toughness or a higher yield strength.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108425036A (en) * | 2018-05-02 | 2018-08-21 | 北京航空航天大学 | A kind of high strength and ductility titanium alloy and the preparation method and application thereof |
| CN112195364A (en) * | 2020-08-28 | 2021-01-08 | 中国科学院金属研究所 | High-temperature and high-strength titanium alloy and processing method thereof |
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