RU2079566C1 - Titanium based casting alloy - Google Patents
Titanium based casting alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079566C1 RU2079566C1 RU93027084A RU93027084A RU2079566C1 RU 2079566 C1 RU2079566 C1 RU 2079566C1 RU 93027084 A RU93027084 A RU 93027084A RU 93027084 A RU93027084 A RU 93027084A RU 2079566 C1 RU2079566 C1 RU 2079566C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- alloy
- copper
- alloys
- iron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии сплавов, а именно к сплавам на основе титана, используемым в промышленности для изготовления изделий, в частности для изготовления деталей трубопроводов, эксплуатирующихся в агрессивных средах. The invention relates to the field of metallurgy of alloys, and in particular to titanium-based alloys used in industry for the manufacture of products, in particular for the manufacture of parts of pipelines operating in aggressive environments.
Титан относится к элементам, обладающим абсолютной коррозийной устойчивостью в атмосферных условиях, в морской воде, в кислотных и щелочных средах. Он может применяться в химической, медицинской пищевой промышленности. Известны литейные сплавы титана, например ВТ-5 (титан, 5% алюминия), ВТЛ-1 (титан, 5% алюминия, 1% кремния), применяемые для фасонного литья - изготовления колец, трубных заготовок, деталей сложной конфигурации. Эти сплавы имеют высокую жидкотекучесть и обладают малой объемной усадкой (до трех процентов). Однако высокая температура плавления (1600 1700oC) и литья известных сплавов приводят к интенсивному химическому взаимодействию с тиглем при плавлении и формой при литье. Высокая химическая активность титана в расплавленном состоянии требует применения специальных мер и использования специального оборудования, предназначенного для работы при высоком вакууме. Наиболее близким по технической сущности следует считать сплавы на основе системы титан медь, содержащие от 20 до 50% меди (см. Хансен А. и др. Диаграммы состояния двойных систем. М. Металлургия, 1964). Медь в большей степени, чем любой химический элемент снижает температуру плавления титана. Так, например, у известных сплавов температура плавления находится в пределах от 955 до 1400oC, что позволяет использовать индукционную плавку изготовления литых изделий. Однако титановые сплавы, содержащие от 30 до 40 процентов меди, растрескиваются при литье в форму, а сплавы, содержащие от 20 до 30 процентов меди в своем составе, характеризуются высокой температурой плавления, что приводит к химическому взаимодействию расплава с литейной формой и материалом тигля.Titanium refers to elements that have absolute corrosion resistance in atmospheric conditions, in sea water, in acid and alkaline environments. It can be used in the chemical, medical food industry. Casting titanium alloys are known, for example, VT-5 (titanium, 5% aluminum), VTL-1 (titanium, 5% aluminum, 1% silicon), used for shaped casting - the manufacture of rings, tube blanks, parts of complex configuration. These alloys have high fluidity and have low volume shrinkage (up to three percent). However, the high melting point (1600-1700 o C) and casting of known alloys lead to intense chemical interaction with the crucible during melting and the mold during casting. The high chemical activity of titanium in the molten state requires the use of special measures and the use of special equipment designed to operate at high vacuum. The closest in technical essence should be considered alloys based on the titanium-copper system containing from 20 to 50% copper (see A. Hansen et al. State diagrams of binary systems. M. Metallurgy, 1964). Copper to a greater extent than any chemical element reduces the melting point of titanium. So, for example, the known alloys have a melting point in the range from 955 to 1400 o C, which allows the use of induction melting for the manufacture of cast products. However, titanium alloys containing 30 to 40 percent of copper crack during casting, and alloys containing 20 to 30 percent of copper in their composition are characterized by a high melting point, which leads to the chemical interaction of the melt with the casting mold and crucible material.
Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION
Основной технической задачей данного изобретения является снижение температуры плавления сплавов на основе титана при одновременном снижении химической активности сплава, в первую очередь в расплавленном состоянии, и повышении пластичности сплава в холодном состоянии. Еще одной, связанной с вышеуказанной задачей является снижение энергоемкости процесса изготовления литых изделий из титанового сплава. The main technical objective of this invention is to reduce the melting temperature of titanium-based alloys while reducing the chemical activity of the alloy, primarily in the molten state, and increasing the ductility of the alloy in the cold state. Another related to the above task is to reduce the energy intensity of the manufacturing process of cast products from titanium alloy.
Вышесформулированные технические задачи в настоящем изобретении решаются тем, что в литейный сплав на основе титана, содержащий медь, дополнительно введено железо при следующем соотношении ингредиентов, мас. The above technical problems in the present invention are solved by the fact that in the casting alloy based on titanium containing copper, iron is additionally introduced in the following ratio of ingredients, wt.
медь 4 20
железо 4 20
титан со случайными примесями остальное
Более того, в состав сплава введена пассивирующая добавка, снижающая химическую активность сплава и выбранная из ряда элементов в сумме или по отдельности: алюминия, бора, никеля, олова, германия, кобальта, кремния, ванадия, ниобия, хрома, бериллия, циркония и молибдена при следующем соотношении ингредиентов, мас.
random titanium else
Moreover, a passivating additive was introduced into the alloy composition, which reduces the chemical activity of the alloy and is selected from a number of elements in total or separately: aluminum, boron, nickel, tin, germanium, cobalt, silicon, vanadium, niobium, chromium, beryllium, zirconium and molybdenum in the following ratio of ingredients, wt.
медь 4,0 20,0
железо 4,0 20,0
пассивирующая добавка 0,2 5,0
титан со случайными примесями остальное
Сплав согласно изобретению характеризуется полным отсутствием растрескивания литейных изделий при литье в холодную форму за счет снижения содержания меди, что привело к уменьшению содержания хрупких интерметаллидов в сплаве.copper 4.0 20.0
iron 4.0 20.0
passivating agent 0.2 5.0
random titanium else
The alloy according to the invention is characterized by the complete absence of cracking of the casting products during cold casting due to a decrease in the copper content, which has led to a decrease in the content of brittle intermetallic compounds in the alloy.
Однако для снижения температуры плавления и ослабления химической активности сплава в жидком состоянии в состав сплава было введено железо в указанном выше количестве. Как результат удалось снизить температуру плавления и, как следствие, снизить температуру литья при одновременном снижении химической активности сплава. Образующаяся в результате легирования структурная составляющая фаза Ti2(Fe, Cu) обладает структурной стабильностью, более низкой температурой плавления и большей пластичностью по сравнению с известными сплавами.However, to reduce the melting temperature and weaken the chemical activity of the alloy in a liquid state, iron was introduced into the alloy composition in the amount indicated above. As a result, it was possible to lower the melting temperature and, as a result, lower the casting temperature while reducing the chemical activity of the alloy. The structural component phase Ti 2 (Fe, Cu) formed as a result of doping has structural stability, a lower melting point, and greater ductility compared to known alloys.
Сопоставительный анализ с известными решениями позволяет сделать вывод, что состав сплава согласно изобретению отличается от известных введением нового элемента железа при существенном изменении соотношения ингредиентов, входящих в состав литейного сплава, а также введением пассивирующей добавки, выбранной из ряда элементов: алюминия, бора, никеля, олова, германия, кобальта, марганца, кремния, ванадия, ниобия, хрома, бериллия, циркония и молибдена. A comparative analysis with known solutions allows us to conclude that the composition of the alloy according to the invention differs from the known ones by the introduction of a new iron element with a significant change in the ratio of the ingredients included in the cast alloy, as well as the introduction of a passivating additive selected from a number of elements: aluminum, boron, nickel, tin, germanium, cobalt, manganese, silicon, vanadium, niobium, chromium, beryllium, zirconium and molybdenum.
Вышеизложенное позволяет утверждать о соответствии настоящего изобретения требованиям критерия "Новизна". The foregoing allows us to assert that the present invention meets the requirements of the criterion of "Novelty."
Образование в сплаве согласно изобретению качественно новой сложной структуры, снижение химической активности сплава в жидком состоянии за счет повышения энергии смешения позволяет сделать вывод о соответствии настоящего изобретения требованиям критерия "Уровень техники". The formation in the alloy according to the invention of a qualitatively new complex structure, a decrease in the chemical activity of the alloy in a liquid state due to an increase in mixing energy, allows us to conclude that the present invention meets the requirements of the criterion of "Prior Art".
Примеры конкретной реализации изобретения. Examples of specific implementations of the invention.
Сплавы согласно изобретению изготавливают плавкой в вакуумной индукционной печи из исходных ингредиентов. Температура плавки не превышала 1500oC. Сплав сливают в графитовые формы. Качество заполнения формы и наличие дефектов определяли визуально.The alloys according to the invention are made by melting in a vacuum induction furnace from the starting ingredients. The melting temperature did not exceed 1500 o C. The alloy is poured into graphite forms. The quality of filling out the form and the presence of defects were determined visually.
Температуру плавления сплавов определяют методом ДТА. The melting point of the alloys is determined by the DTA method.
Структуру сплавов изучали с помощью рентгеноструктурного и металлографического методов. The structure of the alloys was studied using x-ray diffraction and metallographic methods.
Составы сплавов и результаты их испытаний приведены в таблице. The compositions of the alloys and the results of their tests are shown in the table.
Как видно из таблицы, сплавы согласно изобретению имеют более низкие по сравнению с известными сплавами температуру плавления, обладают более низкой химической активностью и не взаимодействуют с литейной формой и материалом тигля при плавлении, изделия из сплавов согласно изобретению характеризуются практически полным отсутствием пор, раковин и трещин. Пассивирующие добавки не изменяют качественно структуру сплава и обеспечивают возможность отливки изделий сложной формы при значительном предварительном перегреве сплава в жидком состоянии, необходимом для увеличения жидкотекучести. As can be seen from the table, the alloys according to the invention have a lower melting temperature compared to known alloys, have lower chemical activity and do not interact with the mold and crucible material during melting, alloy products according to the invention are characterized by an almost complete absence of pores, shells and cracks . Passivating additives do not qualitatively change the structure of the alloy and provide the possibility of casting products of complex shape with significant preliminary overheating of the alloy in the liquid state, which is necessary to increase the fluidity.
Снижение содержания железа и/или меди ниже 4% по массе приводит к возрастанию химической активности сплава и его взаимодействию с формой при разливке. Увеличение содержания железа и/или меди выше 20% по массе приводит к образованию трещин, пор и раковин в отлитых изделиях. Более того, пассивирующие добавки алюминия, бора, никеля, олова, германия, кобальта, кремния, ванадия, ниобия, хрома, бериллия, циркония, марганца и молибдена в количестве, превышающем 5% по массе, приводят к качественным изменениям структуры и ухудшению заполняемости формы при разливке в форму. A decrease in the content of iron and / or copper below 4% by weight leads to an increase in the chemical activity of the alloy and its interaction with the form during casting. An increase in the content of iron and / or copper above 20% by weight leads to the formation of cracks, pores and shells in the molded products. Moreover, passivating additives of aluminum, boron, nickel, tin, germanium, cobalt, silicon, vanadium, niobium, chromium, beryllium, zirconium, manganese and molybdenum in an amount exceeding 5% by weight, lead to qualitative changes in the structure and deterioration of the fillability of the form when casting into a mold.
Литейный сплав согласно изобретению может быть получен в аморфном состоянии. В силу специфических свойств сплавов в аморфном состоянии изделия из них могут быть использованы в качестве конструкционных и износостойких изделий, упругих элементов, катализаторов для различных химико-технологических процессов, геттеров и адсорбентов, а также для изготовления различных видов высокопрочного режущего инструмента и нанесения коррозионностойких покрытий. The cast alloy according to the invention can be obtained in an amorphous state. Due to the specific properties of alloys in an amorphous state, products from them can be used as structural and wear-resistant products, elastic elements, catalysts for various chemical-technological processes, getters and adsorbents, as well as for the manufacture of various types of high-strength cutting tools and the application of corrosion-resistant coatings.
Claims (1)
Железо 4 20
Титан Остальное
2. Сплав по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей алюминий, бор, никель, олово, германий, кобальт, кремний, ванадий, ниобий, хром, бериллий, цирконий, молибден и марганец, при следующем соотношении компонентов, мас.Copper 4 20
Iron 4 20
Titanium rest
2. The alloy according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one element selected from the group consisting of aluminum, boron, nickel, tin, germanium, cobalt, silicon, vanadium, niobium, chromium, beryllium, zirconium, molybdenum and manganese, in the following ratio of components, wt.
Железо 4 20
По крайней мере один элемент, выбранный из группы, содержащей алюминий, бор, никель, олово, германий, кобальт, кремний, ванадий, ниобий, хром, бериллий, цирконий, молибден и марганец 0,2 5,0
Титан Остальное$Copper 4 20
Iron 4 20
At least one element selected from the group consisting of aluminum, boron, nickel, tin, germanium, cobalt, silicon, vanadium, niobium, chromium, beryllium, zirconium, molybdenum and manganese 0.2 5.0
Titanium Else $
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93027084A RU2079566C1 (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Titanium based casting alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93027084A RU2079566C1 (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Titanium based casting alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93027084A RU93027084A (en) | 1996-03-27 |
| RU2079566C1 true RU2079566C1 (en) | 1997-05-20 |
Family
ID=20141820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93027084A RU2079566C1 (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Titanium based casting alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2079566C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465358C1 (en) * | 2011-09-15 | 2012-10-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Titanium-based alloy |
| CN104745868A (en) * | 2015-03-27 | 2015-07-01 | 常熟市双羽铜业有限公司 | Thin-wall titanium alloy pipe processing technique |
| RU2647956C1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-03-21 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Titanium-based alloy |
| CN108690923A (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-23 | 波音公司 | Titanium copper ferroalloy and relevant thixotropic forming method |
| CN110951992A (en) * | 2019-11-28 | 2020-04-03 | 燕山大学 | Antibacterial medical titanium alloy with low elastic modulus |
| CN115874083A (en) * | 2022-12-21 | 2023-03-31 | 扬州钛博医疗器械科技有限公司 | Superhard titanium alloy and preparation method thereof |
| RU2798517C1 (en) * | 2022-12-20 | 2023-06-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Low alloy titanium alloy |
-
1993
- 1993-05-13 RU RU93027084A patent/RU2079566C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Хансен А. и дp. Диагpаммы состояния двойных систем. М., 1964, c. 151. * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2465358C1 (en) * | 2011-09-15 | 2012-10-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Titanium-based alloy |
| CN104745868A (en) * | 2015-03-27 | 2015-07-01 | 常熟市双羽铜业有限公司 | Thin-wall titanium alloy pipe processing technique |
| CN108690923A (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-23 | 波音公司 | Titanium copper ferroalloy and relevant thixotropic forming method |
| RU2760224C2 (en) * | 2017-03-29 | 2021-11-23 | Зе Боинг Компани | Titanium-copper-iron alloy and corresponding thixoforming method |
| CN108690923B (en) * | 2017-03-29 | 2022-02-18 | 波音公司 | Titanium-copper-iron alloy and associated thixoforming method |
| RU2647956C1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-03-21 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Titanium-based alloy |
| CN110951992A (en) * | 2019-11-28 | 2020-04-03 | 燕山大学 | Antibacterial medical titanium alloy with low elastic modulus |
| CN110951992B (en) * | 2019-11-28 | 2021-08-20 | 燕山大学 | Antibacterial medical titanium alloy with low elastic modulus |
| RU2798517C1 (en) * | 2022-12-20 | 2023-06-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Low alloy titanium alloy |
| CN115874083A (en) * | 2022-12-21 | 2023-03-31 | 扬州钛博医疗器械科技有限公司 | Superhard titanium alloy and preparation method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1897962B1 (en) | Creep resistant magnesium alloy with improved ductility and fracture toughness for gravity casting applications | |
| JP6335194B2 (en) | Lead-free, easy-to-cut, corrosion-resistant brass alloy with good thermoformability | |
| TWI539014B (en) | Low lead ingot | |
| CN102206777B (en) | Method for preparing aluminum-zirconium-titanium-carbon intermediate alloy | |
| US4877435A (en) | Mechanically alloyed nickel-cobalt-chromium-iron composition of matter and glass fiber method and apparatus for using same | |
| JP2011140713A (en) | Brass alloy having superior stress corrosion resistance and method of manufacturing the same | |
| CN102146530A (en) | Magnesium and magnesium alloy grain refining agent and preparation method thereof | |
| RU2079566C1 (en) | Titanium based casting alloy | |
| TWI550105B (en) | Lead - free bismuth - free silicon - brass alloy | |
| CN110747369A (en) | Lead-free-cutting silicon-magnesium-calcium brass alloy and preparation method thereof | |
| JPS5842748A (en) | Die casting aluminum alloy | |
| JPH01168837A (en) | High molybdenum base alloy | |
| CN101684522A (en) | Recovery method of zirconium based amorphous alloy | |
| CN111041271A (en) | Copper-tin-titanium alloy with good hot forging performance | |
| US6139654A (en) | Strontium master alloy composition having a reduced solidus temperature and method of manufacturing the same | |
| CN102146529B (en) | Method for preparing aluminum-zirconium-carbon intermediate alloy | |
| CN1394977A (en) | High-temp. wear-resisting anti-corrosive Co-Ni-Si metal silicide alloy material | |
| CN100457368C (en) | No-cadmium brazing silver alloy containing Ga and Ce | |
| CN110951983B (en) | Method for refining 2618 aluminum alloy as-cast grain structure | |
| CN110629081B (en) | Novel heat-resistant high-strength high-plasticity corrosion-resistant Al-Cu-Mg-Zn-Ti series aluminum alloy and preparation method thereof | |
| EP0398264A1 (en) | Precipitation hardening type nickel base single crystal cast alloy | |
| US1614878A (en) | Nickel-copper alloy and process of making same | |
| JP7174024B2 (en) | Zinc alloy and its manufacturing method | |
| CN103290277A (en) | High-purity high-strength aluminum alloy for ship cooling system and preparation method thereof | |
| JPS62274037A (en) | Precipitation curable nickel base alloy having improved stress corrosion cracking resistance |