RU2356978C2 - Alloy on basis of titanium and product, implemented of it - Google Patents

Alloy on basis of titanium and product, implemented of it Download PDF

Info

Publication number
RU2356978C2
RU2356978C2 RU2007121110/02A RU2007121110A RU2356978C2 RU 2356978 C2 RU2356978 C2 RU 2356978C2 RU 2007121110/02 A RU2007121110/02 A RU 2007121110/02A RU 2007121110 A RU2007121110 A RU 2007121110A RU 2356978 C2 RU2356978 C2 RU 2356978C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
alloy
titanium
iron
oxygen
zirconium
Prior art date
Application number
RU2007121110/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007121110A (en
Inventor
Евгений Николаевич Каблов (RU)
Евгений Николаевич Каблов
Анатолий Иванович Хорев (RU)
Анатолий Иванович Хорев
Надежда Алексеевна Ночовная (RU)
Надежда Алексеевна Ночовная
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2007121110/02A priority Critical patent/RU2356978C2/en
Publication of RU2007121110A publication Critical patent/RU2007121110A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2356978C2 publication Critical patent/RU2356978C2/en

Links

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to non-ferrous metallurgy, particularly to creation of titanium alloys. It can be used for manufacturing of details and units of aerospace and rocket engineering, material of which operates in conditions of warm temperatures. Alloy on the basis of titanium contains, wt %: aluminium 3.0-7.0, molybdenum 1.5-3.0, chrome 0.8-2.3, iron 0.2-0.7, zirconium 0.001-0.095, tungsten 0.001-0.095, silicon 0.16-0.6, oxygen 0.03-0.2, titanium - the rest.
EFFECT: receiving of alloy with high durability and long-term strength at high temperature and high endurance, that provides reduction of details weight and units and to increase structural behavior resource.
2 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления кронштейнов, панелей, силовых элементов носовых обтекателей и других деталей, материал которых работает в условиях высоких температур в авиационной, космической и ракетной технике, а также цветной металлургии.The invention relates to the creation of titanium alloys intended for the manufacture of brackets, panels, power elements of nose fairings and other details, the material of which operates at high temperatures in aviation, space and rocket technology, as well as non-ferrous metallurgy.

Известен сплав на основе титана, имеющий химический состав, мас.%:Known alloy based on titanium having a chemical composition, wt.%:

алюминийaluminum 5,5-6,755.5-6.75 ванадийvanadium 3,5-4,53.5-4.5 железоiron 0,25-0,350.25-0.35 углеродcarbon 0,10-0,300.10-0.30 кислородoxygen 0,15-0,250.15-0.25 азотnitrogen 0,05-0,140.05-0.14 титанtitanium остальноеrest

(Патент США №5759484).(U.S. Patent No. 5,759,484).

Сплав может быть использован для изготовления силовых элементов конструкций, типа кронштейнов, балок и других деталей и узлов авиакосмической техники.The alloy can be used for the manufacture of power structural elements, such as brackets, beams and other parts and components of aerospace engineering.

Недостатками сплава являются низкие эксплуатационные характеристики при работе в условиях высоких температур.The disadvantages of the alloy are low performance when working in high temperatures.

Недостатком изделий является низкая эксплуатационная надежность. Известен сплав на основе титана, имеющий химический состав, мас.%:The disadvantage of the products is the low operational reliability. Known alloy based on titanium having a chemical composition, wt.%:

алюминийaluminum 2,0-6,82.0-6.8 молибденmolybdenum 0,5-3,80.5-3.8 ванадийvanadium 2,0-9,02.0-9.0 хромchromium 0,4-1,60.4-1.6 железоiron 0,2-1,20.2-1.2 цирконийzirconium 0,02-0,30.02-0.3 кислородoxygen 0,04-0,140.04-0.14 углеродcarbon 0,02-0,090.02-0.09 водородhydrogen 0,003-0,0140.003-0.014 азотnitrogen 0,008-0,040.008-0.04 кремнийsilicon 0,04-0,140.04-0.14 титанtitanium остальноеrest

(Патент РФ №1131234).(RF patent No. 1131234).

Из сплава изготавливают конструкции авиакосмической и ракетной техники (типа подвесок двигателя).Structures of aerospace and rocket technology (such as engine mounts) are made of alloy.

Недостатками сплава и изделий из него являются пониженные характеристики кратковременной и длительной прочности при высоких температурах.The disadvantages of the alloy and its products are reduced characteristics of short-term and long-term strength at high temperatures.

Известен также сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:Also known is an alloy based on titanium of the following chemical composition, wt.%:

алюминийaluminum 4,3-6,04.3-6.0 молибденmolybdenum 4,0-5,64.0-5.6 ванадийvanadium 4,0-5,64.0-5.6 хромchromium 0,5-1,50.5-1.5 железоiron 0,5-1,50.5-1.5 цирконийzirconium 0,03-0,50.03-0.5 кислородoxygen 0,02-0,20.02-0.2 углеродcarbon 0,01-0,20.01-0.2 водородhydrogen 0,003-0,030.003-0.03 азотnitrogen 0,01-0,050.01-0.05 медьcopper 0,003-0,150.003-0.15 никельnickel 0,003-0,150.003-0.15 титанtitanium остальноеrest

(Патент РФ №2082802).(RF patent No. 2082802).

Из этого сплава изготавливают детали и узлы авиакосмической и ракетной техники.Parts and components of aerospace and rocket technology are made from this alloy.

Недостатками сплава и изделий из него являются пониженные прочностные характеристики при высокой температуре и низкие значения предела выносливости.The disadvantages of the alloy and its products are reduced strength characteristics at high temperature and low endurance.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:The closest analogue taken as a prototype is an alloy based on titanium of the following chemical composition, wt.%:

алюминийaluminum 4,0-6,54.0-6.5 молибденmolybdenum 1,5-2,51.5-2.5 ванадийvanadium 4,0-5,04.0-5.0 хромchromium 0,8-1,40.8-1.4 железоiron 0,4-1,20.4-1.2 вольфрамtungsten 0,01-0,30.01-0.3 цирконийzirconium 0,02-0,30.02-0.3 медьcopper 0,003-0,10.003-0.1 никельnickel 0,003-0,10.003-0.1 титанtitanium остальноеrest

(Патент РФ №1695696).(RF patent No. 1695696).

Из этого сплава-прототипа изготавливают детали и узлы ракетной и космической техники.Parts and components of rocket and space technology are made from this prototype alloy.

Недостатками сплава и изделий из него являются пониженные характеристики: предела прочности при 400°С (σВ400) и 450°С (σВ450); длительной прочности за 100 ч при 400°С (σ100400) и 450°С (σ100450) и предела выносливости на базе 107 циклов гладкого образца (σ-1) и образца с надрезом (σн-1).The disadvantages of the alloy and its products are reduced characteristics: tensile strength at 400 ° C (σ B 400 ) and 450 ° C (σ B 450 ); long-term strength for 100 h at 400 ° С (σ 100 400 ) and 450 ° С (σ 100 450 ) and endurance limit based on 10 7 cycles of a smooth specimen (σ- 1 ) and a notched specimen (σ n - 1 ).

Технической задачей изобретения является создание сплава и изделий из него, обладающих повышенными характеристиками прочности при высокой температуре и предела выносливости.An object of the invention is the creation of an alloy and products from it having enhanced strength characteristics at high temperature and endurance limit.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, хром, железо, цирконий, вольфрам, который дополнительно содержит кремний и кислород при следующем соотношении компонентов, мас.%:The stated technical problem is achieved by the fact that the proposed alloy based on titanium containing aluminum, molybdenum, chromium, iron, zirconium, tungsten, which additionally contains silicon and oxygen in the following ratio of components, wt.%:

алюминийaluminum 3,0-7,03.0-7.0 молибденmolybdenum 1,5-3,01.5-3.0 хромchromium 0,8-2,30.8-2.3 железоiron 0,2-0,70.2-0.7 цирконийzirconium 0,001-0,0950.001-0.095 вольфрамtungsten 0,001-0,0950.001-0.095 кремнийsilicon 0,16-0,60.16-0.6 кислородoxygen 0,03-0,20.03-0.2 титанtitanium остальноеrest

и изделие, выполненное из него.and an article made from it.

Авторами было установлено, что введение в предлагаемый сплав большого количества кремния (0,16-0,6 мас.%) и введение кислорода при заявленном содержании остальных компонентов обеспечивает повышение характеристик прочности при повышенных температурах и предела выносливости.The authors found that the introduction of the proposed alloy of a large amount of silicon (0.16-0.6 wt.%) And the introduction of oxygen at the stated content of the remaining components provides an increase in strength characteristics at elevated temperatures and endurance.

Кроме того, предлагаемый сплав дешевле, т.к. не содержит дорогостоящего и дефицитного ванадия.In addition, the proposed alloy is cheaper, because does not contain expensive and deficient vanadium.

Примеры конкретного осуществленияExamples of specific implementation

Вакуумно-дуговым методом выплавляли слитки предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Слитки ковали на прессах, за несколько стадий после предварительных нагревов и получали прутки диаметром 25 мм. Из полученных прутков изготавливали образцы для испытаний.In a vacuum-arc method, ingots of the proposed alloy and prototype alloy were smelted. The ingots were forged on presses in several stages after preheating and bars of 25 mm diameter were obtained. Test rods were made from the obtained rods.

В таблице 1 приведены составы, а в таблице 2 свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Как видно из таблицы 2, в предлагаемом сплаве предел прочности при 400-450°С (σВ400, σВ500) повысился на 24-28%, предел длительной (за 100 ч) прочности (σ100400, σ100500) повысился на 23-27%, предел выносливости (σ-1, σн-1) повысился на 15%.Table 1 shows the compositions, and in table 2 the properties of the proposed alloy and alloy prototype. As can be seen from table 2, in the proposed alloy, the tensile strength at 400-450 ° C (σ B 400 , σ B 500 ) increased by 24-28%, the limit of long-term (over 100 hours) strength (σ 100 400 , σ 100 500 ) increased by 23-27%, endurance limit (σ- 1 , σ n - 1 ) increased by 15%.

Таким образом, применение предлагаемого сплава позволит снизить массу деталей и узлов на 20-25% за счет повышения уровня прочностных характеристик при высокой температуре и повысить ресурс работы конструкций за счет увеличения предела выносливости.Thus, the use of the proposed alloy will reduce the mass of parts and assemblies by 20-25% by increasing the level of strength characteristics at high temperature and increasing the life of structures by increasing the endurance limit.

Таблица 1Table 1 No. Химический состав, мас.%Chemical composition, wt.% AlAl MoMo CrCr FeFe ZrZr WW SiSi O2 O 2 NiNi VV CuCu TiTi 1one 3,03.0 1,51,5 0,80.8 0,20.2 0,0010.001 0,0010.001 0,160.16 0,030,03 Осн.DOS 22 5,55.5 2,02.0 1,51,5 0,40.4 0,030,03 0,10.1 0,30.3 0,10.1 ''-'''' - '' 33 7,07.0 3,03.0 2,32,3 0,70.7 0,0950,095 0,0950,095 0,60.6 0,20.2 ''-'''' - '' 4four 5,05,0 2,22.2 1one 0,70.7 0,10.1 0,150.15 0,020.02 4,54,5 0,020.02 ''-'''' - ''

Таблица 2table 2 № п/пNo. p / p σВ400, МПаσ V 400 , MPa σВ450, МПаσ B 450 , MPa σ100400, МПаσ 100 400 , MPa σ100450, МПаσ 100 450 , MPa σ-1, МПаσ -1 , MPa σн-1, МПа; r=0,75σ n -1 , MPa; r = 0.75 1one 10201020 950950 990990 910910 646646 450450 22 10271027 954954 995995 916916 647647 470470 33 10341034 960960 998998 917917 652652 490490 4 - прототип4 - prototype 820820 740740 806806 715715 568568 260260 σВ400 и σВ450 - пределы прочности при 400 и 450°С;
σ100400 и σ100450 - пределы длительной (за 100 ч) прочности при 400 и 450°С;
σ-1 - предел выносливости гладкого образца на базе 107 циклов;
σн-1 - предел выносливости образца с надрезом на базе 107 циклов при радиусе надреза r=0,75 мм.
σ B 400 and σ B 450 - tensile strengths at 400 and 450 ° C;
σ 100 400 and σ 100 450 are the limits of long-term (for 100 h) strength at 400 and 450 ° С;
σ -1 is the endurance limit of a smooth sample based on 10 7 cycles;
σ n -1 is the endurance limit of the notched specimen based on 10 7 cycles with a notch radius r = 0.75 mm.

Claims (2)

1. Сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, хром, железо, цирконий, вольфрам, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний и кислород при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюминий 3,0-7,0 молибден 1,5-3,0 хром 0,8-2,3 железо 0,2-0,7 цирконий 0,001-0,095 вольфрам 0,001-0,095 кремний 0,16-0,6 кислород 0,03-0,2 титан остальное
1. An alloy based on titanium containing aluminum, molybdenum, chromium, iron, zirconium, tungsten, characterized in that it additionally contains silicon and oxygen in the following ratio, wt.%:
aluminum 3.0-7.0 molybdenum 1.5-3.0 chromium 0.8-2.3 iron 0.2-0.7 zirconium 0.001-0.095 tungsten 0.001-0.095 silicon 0.16-0.6 oxygen 0.03-0.2 titanium rest
2. Изделие из сплава на основе титана, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1. 2. A titanium-based alloy product, characterized in that it is made of an alloy according to claim 1.
RU2007121110/02A 2007-06-06 2007-06-06 Alloy on basis of titanium and product, implemented of it RU2356978C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121110/02A RU2356978C2 (en) 2007-06-06 2007-06-06 Alloy on basis of titanium and product, implemented of it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121110/02A RU2356978C2 (en) 2007-06-06 2007-06-06 Alloy on basis of titanium and product, implemented of it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007121110A RU2007121110A (en) 2008-12-20
RU2356978C2 true RU2356978C2 (en) 2009-05-27

Family

ID=41023702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007121110/02A RU2356978C2 (en) 2007-06-06 2007-06-06 Alloy on basis of titanium and product, implemented of it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2356978C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105088013A (en) * 2015-09-14 2015-11-25 沈阳泰恒通用技术有限公司 Titanium alloy material for manufacturing locomotive brake disc bolts and machining process of titanium alloy material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105088013A (en) * 2015-09-14 2015-11-25 沈阳泰恒通用技术有限公司 Titanium alloy material for manufacturing locomotive brake disc bolts and machining process of titanium alloy material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007121110A (en) 2008-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2289637C2 (en) Nickel base alloy
JP3049767B2 (en) Ti alloy with excellent heat resistance
JPH0660371B2 (en) Low temperature aging of lithium-containing aluminum alloys
RU2610657C1 (en) Titanium-based alloy and product made from it
KR101718118B1 (en) High-temperature-resistant aluminium casting alloy and cast part for internal combustion engines cast from such an alloy
RU2172359C1 (en) Titanium-base alloy and product made thereof
CA2955320A1 (en) Ni-based superalloy for hot forging
EP0657558A1 (en) Fe-base superalloy
RU2484166C1 (en) Titanium-based alloy
KR20040089592A (en) Precipitation-strengthened nickel-iron-chromium alloy and process therefor
CA2955322A1 (en) Ni-based superalloy for hot forging
RU2513492C1 (en) Aluminium-based wrought nonhardenable alloy
RU2356978C2 (en) Alloy on basis of titanium and product, implemented of it
RU2365657C1 (en) Heat-resistant nickel-base wrought alloy and article made from this alloy
RU2256713C1 (en) Titanium-base alloy and article made of thereof
RU2346999C2 (en) Alloy on titanium base and item made out of this alloy
RU2507289C1 (en) Titanium-based alloy and item made from it
RU2175992C1 (en) Titanium based alloy and product manufactured therefrom
JP2014208869A (en) Precipitation-strengthened martensitic steel
RU2614356C1 (en) Titanium-based alloy and product made from it
RU2308497C1 (en) Titanium-base alloy and product manufactured from this alloy
JPH06287667A (en) Heat resistant cast co-base alloy
CN111139403B (en) Improved iron-based damping alloy and manufacturing method thereof
RU2356977C2 (en) Alloy on basis of titanium and product implemented of it
RU2737835C1 (en) Nickel-based heat-resistant wrought alloy and article made from it