RU2039112C1 - Titanium-base heat resistant alloy - Google Patents

Titanium-base heat resistant alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2039112C1
RU2039112C1 RU92012404A RU92012404A RU2039112C1 RU 2039112 C1 RU2039112 C1 RU 2039112C1 RU 92012404 A RU92012404 A RU 92012404A RU 92012404 A RU92012404 A RU 92012404A RU 2039112 C1 RU2039112 C1 RU 2039112C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
titanium
oxygen
tin
silicon
Prior art date
Application number
RU92012404A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU92012404A (en
Inventor
В.В. Тетюхин
Н.М. Улякова
Ж.Д. Тхоревская
В.М. Ильенко
И.В. Левин
Original Assignee
Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов filed Critical Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority to RU92012404A priority Critical patent/RU2039112C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2039112C1 publication Critical patent/RU2039112C1/en
Publication of RU92012404A publication Critical patent/RU92012404A/en

Links

Images

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: heat resistant alloys. SUBSTANCE: alloy has, wt.-% aluminium 6.3-7.0; zirconium 3.5-4.5; tin 2.2-3.5; niobium 0.5-1.5; molybdenum 0.4-1.0; silicon 0.1-0.2; carbon 0.02-0.1; oxygen 0.05-0.12 at the total content of aluminium and tin 9.2-9.7% and silicon and oxygen 0.22-0.25% and titanium the rest. Strength limit of proposed alloy is more that known one by 15-20 kgf/cm2 at 20 C and 7-10 kgf/mm2 at 550 C. Alloy shows increased specific strength at indicated temperatures. EFFECT: enhanced quality of proposed alloy. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке жаропрочных сплавов на основе титана, предназначенных для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах. The invention relates to metallurgy, and in particular to the development of heat-resistant alloys based on titanium, intended for the manufacture of parts operating at elevated temperatures.

Изобретение может быть использовано для изготовления деталей в авиационной промышленности, машиностроении и других отраслях промышленности. The invention can be used for the manufacture of parts in the aviation industry, mechanical engineering and other industries.

Среди титановых сплавов, обладающих повышенной жаропрочностью при рабочих температурах 500-600оС, известны зарубежные сплавы IMI 829 (патент Великобритании N 1492262), IMI 834 (Европейский патент N 0107419), отечественные сплавы ВТ25У (авт.св. N 533050) и ВТ18У (авт.св. N 473757). Все эти сплавы имеют недостатки: так сплав IMI 829 имеет пониженные значения предела прочности при 20о ( σв 95 кгс/мм2) и 540 ( σв 65 кгс/мм2), сплавы IMI 834 и по авт. св. N 473757 имеют достаточно высокие характеристики жаропрочности, но низкую термическую стабильность (КСТ).Among titanium alloys having improved heat resistance at the operating temperatures 500-600 ° C, are known overseas IMI 829 alloy (UK patent N 1492262), IMI 834 (European Patent N 0107419), domestic alloys VT25U (SU, N 533050) and VT18U (ed. St. N 473757). All these alloys have drawbacks: IMI 829 alloy has lower strength values at 20 о (σ at 95 kgf / mm 2 ) and 540 (σ at 65 kgf / mm 2 ), IMI 834 alloys and according to the author. St. N 473757 have fairly high heat resistance characteristics, but low thermal stability (CCT).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является сплав на основе титана, который содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас. алюминий 5,0-6,0 цирконий 2,0-4,0 олово 2,5-4,5 кремний 0,2-0,4 ниобий 0,75-1,25 молибден 0,1-0,6 титан остальное
Этот сплав имеет недостаточно высокие значения предела прочности. Кроме того, в прототипе нет ограничения на суммарное содержание алюминия и олова, кремния и кислорода, вследствие чего сплав обладает более низкой термической стабильностью и более низкими значениями характеристик КСТ и КIC.
The closest in technical essence to the claimed is an alloy based on titanium, which contains the ingredients in the following ratio, wt. aluminum 5.0-6.0 zirconium 2.0-4.0 tin 2.5-4.5 silicon 0.2-0.4 niobium 0.75-1.25 molybdenum 0.1-0.6 titanium else
This alloy has insufficiently high tensile strengths. In addition, in the prototype there is no restriction on the total content of aluminum and tin, silicon and oxygen, as a result of which the alloy has lower thermal stability and lower values of the characteristics of KST and K IC .

Техническая задача заключается в разработке сплава, обладающего оптимальным сочетанием жаропрочности и термической стабильности, а также характеристик разрушения. Задача достигается за счет того, что сплав дополнительно содержит углерод и кислород при следующем соотношении ингредиентов, мас. алюминий 6,2-7,0 цирконий 3,5-4,5 олово 2,2-3,5 ниобий 0,5-1,5 молибден 0,4-1,0 кремний 0,1-0,2 углерод 0,02-0,1 кислород 0,05-0,12 при суммарном содержании алюминия и олова 9,2-9,7% кремния и кислорода 0,22-0,25% титан остальное. The technical problem is to develop an alloy having the optimal combination of heat resistance and thermal stability, as well as fracture characteristics. The task is achieved due to the fact that the alloy additionally contains carbon and oxygen in the following ratio of ingredients, wt. aluminum 6.2-7.0 zirconium 3.5-4.5 tin 2.2-3.5 niobium 0.5-1.5 molybdenum 0.4-1.0 silicon 0.1-0.2 carbon 0 , 02-0.1 oxygen 0.05-0.12 with a total aluminum and tin content of 9.2-9.7% silicon and oxygen 0.22-0.25% titanium the rest.

Введение углерода и кислорода в указанных пределах способствует повышению температуры полиморфного превращения, что позволяет осуществлять процессы нагрева при деформации и термической обработке при более высоких температурах, не приводя к росту зерна, что позволяет получать оптимальную структуру, обеспечивающую высокий уровень прочностных и жаропрочных характеристик, пластичности и малоцикловой выносливости. The introduction of carbon and oxygen within the indicated limits contributes to an increase in the polymorphic transformation temperature, which allows heating processes to be carried out during deformation and heat treatment at higher temperatures, without leading to grain growth, which makes it possible to obtain an optimal structure providing a high level of strength and heat-resistant characteristics, ductility and low cycle endurance.

Кроме того, углерод в указанных пределах повышает предел кратковременной прочности и длительной прочности, не снижая пластичности. In addition, carbon within the specified limits increases the limit of short-term strength and long-term strength, without reducing ductility.

Кислород в указанных количествах повышает предел прочности при 20о. Уменьшение кислорода менее 0,03% не обеспечивает требуемой прочности, а увеличение его в сплаве свыше 0,12% приводит к снижению ударной вязкости, предела ползучести.Oxygen in the amounts indicated increases the tensile strength at about 20. A decrease in oxygen of less than 0.03% does not provide the required strength, and an increase in it in an alloy of more than 0.12% leads to a decrease in impact strength, creep limit.

Ограничение суммарного содержания алюминия и олова до 9,2-9,7% и кремния+кислорода до 0,22-0,25% способствует ограничению выделения частиц интерметаллидных фаз α2 и силицидов TiZr5Si3, ответственных за повышение жаропрочности и снижение термической стабильности и характеристик надежности КСТ и KIC.Limiting the total content of aluminum and tin to 9.2–9.7% and silicon + oxygen to 0.22–0.25% helps to limit the release of particles of intermetallic phases α 2 and silicides TiZr 5 Si 3 , which are responsible for increasing heat resistance and reducing thermal stability and reliability characteristics of KST and K IC .

В результате предложенного легирования получено оптимальное сочетание высоких жаропрочных свойств до 600оС с достаточно высокой термической стабильностью и характеристиками надежности КСТ и KIC, что способствует увеличению ресурса работы деталей.As a result of the proposed alloying, an optimal combination of high heat-resistant properties up to 600 ° C with a sufficiently high thermal stability and reliability characteristics of KST and K IC is obtained, which helps to increase the service life of parts.

Для лабораторных исследований опытного сплава использовали полуфабрикаты (прутки диаметром 12-35 мм) в отожженном состоянии следующего состава (мас. ):
Сплав 1: 6,2 Al 4,5 Zr 3,5 Sn 1 Nb 0,8 Mo 0,2 Si 0,02 C 0,05 O2 Ti, Σ Al + +Sn 9,7, Σ Si + O2 0,25.
For laboratory research of the experimental alloy used semi-finished products (rods with a diameter of 12-35 mm) in the annealed state of the following composition (wt.):
Alloy 1: 6.2 Al 4.5 Zr 3.5 Sn 1 Nb 0.8 Mo 0.2 Si 0.02 C 0.05 O 2 Ti, Σ Al + + Sn 9.7, Σ Si + O 2 0.25.

Сплав 2: 6,5 Al 4 Zr 3,0 Sn 0,5 Nb 0,15 Si 0,4 Mo 0,06 C 0,03 O2 Ti, Σ Al + +Sn 9,5, Σ Si + O2 0,23.Alloy 2: 6.5 Al 4 Zr 3.0 Sn 0.5 Nb 0.15 Si 0.4 Mo 0.06 C 0.03 O 2 Ti, Σ Al + + Sn 9.5, Σ Si + O 2 0.23.

Сплав 3: 7,0 Al 3,5 Zr 2,2 Sn 1,5 Nb 1,0 Mo 0,1 Si 0,1 C 0,12 O2 Ti, Σ Al + +Sn 9,2, Σ Si + O2 0,22.Alloy 3: 7.0 Al 3.5 Zr 2.2 Sn 1.5 Nb 1.0 Mo 0.1 Si 0.1 C 0.12 O 2 Ti, Σ Al + + Sn 9.2, Σ Si + O 2 0.22.

Сплав 4: 6,1 Al 3,4 Zr 2,1 Sn 0,4 Nb 0,3 Mo 0,009 Si 0,01 C 0,04 O2 Ti.Alloy 4: 6.1 Al 3.4 Zr 2.1 Sn 0.4 Nb 0.3 Mo 0.009 Si 0.01 C 0.04 O 2 Ti.

Сплав 5: 7,1 Al 4,6 Zr 3,6 Sn 1,6 Nb 1,1 Mo 0,23 Si 0,11 C 0,13 O2 Ti.Alloy 5: 7.1 Al 4.6 Zr 3.6 Sn 1.6 Nb 1.1 Mo 0.23 Si 0.11 C 0.13 O 2 Ti.

Сплавы выплавляли в вакуумно-дуговой печи методом двойного переплава. Прутки подвергали термической обработке по режиму: 950оС 1 ч, охлаждение воздух + 600оС 5 ч, охлаждение воздух.Alloys were smelted in a vacuum arc furnace by the double remelting method. The rods were subjected to heat treatment according to the regime: 950 о С 1 h, air cooling + 600 о С 5 h, air cooling.

Сравнительные свойства предлагаемого (N 1-5) и известного (N 6) сплавов приведены в таблице. Comparative properties of the proposed (N 1-5) and known (N 6) alloys are shown in the table.

Представленные в таблице данные показывают, что предлагаемый сплав превосходит известный по пределу прочности при 20оС на 15-20 кгс/мм2 и при 550оС на 7-10 кгс/мм2. По жаропрочности сплавы близки. Предлагаемый сплав обладает более высокой удельной прочностью при указанных температурах по сравнению с известным.Presented in the table show that the proposed alloy surpasses known by tensile strength at 20 ° C for 15-20 kgf / mm 2 and at 550 ° C for 7-10 kgf / mm 2. Alloys are close in heat resistance. The proposed alloy has a higher specific strength at these temperatures compared with the known.

Применение предлагаемого сплава позволит снизить массу изделия и повысить его технические данные. Высокий уровень жаропрочности и термической стабильности позволит рекомендовать сплав для работы при температурах до 500-600оС.The use of the proposed alloy will reduce the weight of the product and increase its technical data. A high level of heat resistance and thermal stability will allow us to recommend the alloy for operation at temperatures up to 500-600 o C.

Claims (1)

ЖАРОПРОЧНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА, содержащий алюминий, олово, цирконий, молибден, ниобий, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углерод и кислород при следующем соотношении компонентов, мас. HEAT-RESISTANT ALLOY ON THE BASIS OF TITANIUM, containing aluminum, tin, zirconium, molybdenum, niobium, silicon, characterized in that it additionally contains carbon and oxygen in the following ratio of components, wt. Алюминий 6,2 7,0
Олово 2,2 3,5
Цирконий 3,5 4,5
Ниобий 0,5 1,5
Молибден 0,4 1,0
Кремний 0,1 0,22
Углерод 0,02 0,1
Кислород 0,05- 0,12
Титан Остальное
при суммарном содержании алюминия и олова 9,2 9,7 мас. и кремния и кислорода 0,22 0,25 мас.
Aluminum 6.2 7.0
Tin 2.2 3.5
Zirconium 3.5 4.5
Niobium 0.5 1.5
Molybdenum 0.4 1.0
Silicon 0.1 0.22
Carbon 0.02 0.1
Oxygen 0.05 - 0.12
Titanium rest
with a total content of aluminum and tin of 9.2 to 9.7 wt. and silicon and oxygen 0.22 0.25 wt.
RU92012404A 1992-12-16 1992-12-16 Titanium-base heat resistant alloy RU2039112C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92012404A RU2039112C1 (en) 1992-12-16 1992-12-16 Titanium-base heat resistant alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU92012404A RU2039112C1 (en) 1992-12-16 1992-12-16 Titanium-base heat resistant alloy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2039112C1 true RU2039112C1 (en) 1995-07-09
RU92012404A RU92012404A (en) 1995-09-20

Family

ID=20133784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU92012404A RU2039112C1 (en) 1992-12-16 1992-12-16 Titanium-base heat resistant alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2039112C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583221C2 (en) * 2012-07-19 2016-05-10 АрТиАй Интернэшнл Металс, Инк. Titanium alloy with good corrosion resistance and high mechanical strength at elevated temperatures
CN105861877A (en) * 2016-06-03 2016-08-17 西部超导材料科技股份有限公司 WSTi64311SC heat-resistant titanium alloy and preparation method thereof
CN115386768A (en) * 2022-08-12 2022-11-25 大连理工大学 600 ℃/1 GPa-grade high-temperature ultrahigh-strength titanium alloy and preparation method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Заявка Великобритании N 1492262, кл. C 22C 14/00, 1963. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583221C2 (en) * 2012-07-19 2016-05-10 АрТиАй Интернэшнл Металс, Инк. Titanium alloy with good corrosion resistance and high mechanical strength at elevated temperatures
CN105861877A (en) * 2016-06-03 2016-08-17 西部超导材料科技股份有限公司 WSTi64311SC heat-resistant titanium alloy and preparation method thereof
CN115386768A (en) * 2022-08-12 2022-11-25 大连理工大学 600 ℃/1 GPa-grade high-temperature ultrahigh-strength titanium alloy and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4386976A (en) Dispersion-strengthened nickel-base alloy
EP0338574B1 (en) Nickel based alloys resistant to sulphidation and oxidation
EP3844314B1 (en) Creep resistant titanium alloys
EP3775307B1 (en) High temperature titanium alloys
EP0104738B1 (en) Controlled expansion alloy
US2996379A (en) Cobalt-base alloy
EP0593824A1 (en) Nickel aluminide base single crystal alloys and method
JPH09165634A (en) Heat resistant titanium alloy
EP0378545A1 (en) Titanium alloys.
EP1149181B1 (en) Alloys for high temperature service in aggressive environments
CA1215254A (en) Iron-bearing nickel-chromium-aluminum-yttrium alloy
RU2039112C1 (en) Titanium-base heat resistant alloy
JP2001089821A (en) Titanium alloy having high strength and high ductility and excellent in high temperature atmospheric oxidation resistance
EP0243056A1 (en) Titanium-base alloys and methods of manufacturing such alloys
US20080199350A1 (en) Metastable beta-titanium alloy
EP1141429B1 (en) High strength alloy tailored for high temperature mixed-oxidant environments
RU2030474C1 (en) Titanium-base alloy
RU1621543C (en) Titanium-base alloy
US4253873A (en) Titanium-based alloy having high mechanical strength
RU2471879C1 (en) Heatproof titanium alloy
EP0322156A1 (en) High nickel chromium alloy
JPH0621305B2 (en) Heat resistant titanium alloy
RU2090642C1 (en) Titanium-base alloy
RU2211254C2 (en) Titanium-base alloy and article made of thereof
RU1132567C (en) Titanium-base alloy

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A License on use of patent

Effective date: 20080228

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20080228

QZ4A Changes in the licence of a patent

Effective date: 20080228

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -QB4A- IN JOURNAL: 10-2008