RU2515411C1 - Способ получения сплавов на основе титана - Google Patents
Способ получения сплавов на основе титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515411C1 RU2515411C1 RU2013102127/02A RU2013102127A RU2515411C1 RU 2515411 C1 RU2515411 C1 RU 2515411C1 RU 2013102127/02 A RU2013102127/02 A RU 2013102127/02A RU 2013102127 A RU2013102127 A RU 2013102127A RU 2515411 C1 RU2515411 C1 RU 2515411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- electrode
- melting
- modifier
- consumable electrode
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения сплавов на основе титана, плавка и разливка которых проводится в вакуумных дуговых гарнисажных печах. Способ получения сплава на основе титана с содержанием бора 0,002-0,008 мас.% включает проведение плавки в вакуумной дуговой гарнисажной печи с расходуемым электродом, не имеющей дополнительного вакуумного порта для введения модифицирующих добавок. Навеску модификатора B4C, завернутую в алюминиевую фольгу, закладывают в отверстие расходуемого электрода, которое высверливают от сплавляемого торца электрода на расстоянии, определяемом в зависимости от времени его расплавления. Получают сплав на основе титана с равноосной структурой и размером зерна менее 15 мкм. 1 табл., 1 пр.
Description
Область техники
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения сплавов на основе титана, плавка и разливка которых проводится в вакуумных дуговых гарнисажных печах, не оборудованных отдельным вакуумным портом для введения компонентов сплава (шихты) в процессе проведения плавки.
Известные решения и цель изобретения
Титановые сплавы используются для получения деталей ответственного назначения в авиастроении, судостроении, химическом машиностроении и других областях, где требуется сочетание высоких механических свойств (прочности, пластичности, вязкости разрушения и др.) и коррозионной стойкости при относительной малой массе [Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник. М: ВИЛС-МАТИ, 2009, 520 с.]. Качество детали, в значительной мере, определяется качеством титанового литья (слитка или фасонной отливки), которое, в свою очередь, зависит от способа получения сплава.
Известны способы получения титанового сплава методом вакуумно-дугового переплава электрода, изготовленного из титановой губки, с запрессованными в него легирующими элементами, методом получения сплава путем плазменной плавки из шихты, подаваемой в зону горения плазмы, методом электронно-лучевой плавки [Неуструев А.А., Ходоровский Г.Л. "Вакуумные гарнисажные печи", М. "Металлургия", 1967 г.].
Данные способы получения слитков не предусматривают модифицирование сплавов.
Наиболее близким к предложенному способу является метод получения сплавов на основе титан-алюминия (пат. US5311655 от 17.05.1994). Этот способ включает расплавление шихтовых материалов (в виде кусков) в тигле путем нагрева за счет вращающегося электрода или плазмы или электронного пучка. Осуществляется дуговой переплав (предпочтительно вакуум-дуговой переплав) после плавления части исходных материалов.
Данный способ позволяет получить в слитке размер зерна около 100 мкм, однако данные слитки используются только в качестве расходного материала при фасонном литье в дуговых гарнисажных печах. Получение определенной структуры слитка не является необходимым. Процесс изготовления слитков с определенной зерновой структурой производится на специальных печах.
Целью изобретения является создание способа получения сплавов на основе титана, позволяющего получить размер зерна менее 15 мкм и равноосную структуру в фасонных отливках и слитках.
Поставленная цель достигнута тем, что предложен способ введения в расплав легирующего компонента - модификатора при проведении плавки химически активных сплавов в вакуумных дуговых гарнисажных печах с расходуемым электродом во время горения дуги не имеющих дополнительного вакуумного порта для введения добавок, отличающийся тем, что на основе расчетных данных по весовым параметрам плавки, скорости наплавления сплава, программе ведения плавки производится подготовка и закладка в тело расходуемого электрода перед приваркой на определенном расстоянии от сплавляемого торца навеска легирующего компонента - модификатора, что приводит к расплавлению его в точно определенный момент плавки и равномерному распределению в расплаве.
Сущность изобретения
В основу изобретения положена цель разработать способ введения в расплав при горящей дуге в строго определенное время плавки точно рассчитанное количество материала шихты (легирующего компонента, модификатора).
Для достижения данной цели решались следующие задачи.
1. Определить способ ввода
2. Определить вид упаковки добавки.
3. Определить вес добавки
4. Составить схему расчета компонентов плавки и добавки.
5. Определить место установки добавки.
6. Рассчитать время ввода.
Пример выполнения
Для экспериментального обоснования предложенного изобретения было реализовано 4 варианта получения модифицированного титанового сплава, которые приведены в табл.1.
Состав сплава, мас.% | |||||||||
Легирующие элементы | Примеси, не более | ||||||||
Ti | Al | B | C | Fe | Si | O | N | H | Остальные |
Основа | 4,70 | 0 | 0,16 | 0,30 | 0,19 | 0,21 | 0,05 | 0,01 | 0,3 |
Основа | 4,71 | 0,002 | 0,17 | 0,29 | 0,20 | 0,21 | 0,05 | 0,01 | 0,3 |
Основа | 4,69 | 0,008 | 0,19 | 0,30 | 0,18 | 0,20 | 0,05 | 0,01 | 0,3 |
Основа | 4,70 | 0,010 | 0,19 | 0,29 | 0,19 | 0,21 | 0,05 | 0,01 | 0,3 |
Для заливки фасонных отливок с толщиной стенки от 10 до 100 мм с целью получения мелкозернистой структуры и обеспечения однородных (изотропных) механических свойств во всех сечениях и направлениях отливки.
В качестве борсодержащего модифицирующего материала по опытным данным выбран микропорошок карбида бора (B4C) 4-25 мкм.
В качестве плавильного агрегата выбрана вакуумная дуговая гарнисажная установка НИАТ 833Д, предназначенная для расплавления и заливки тугоплавких и химически активных сплавов путем расплавления электрода готового химического состава, сбора расплава в тигле и слива в литейную форму. Во время плавки электрод имеет отрицательный электрический заряд, а гарнисажный тигель - положительный. Сила тока 12-17 кА, напряжение 34-40 B постоянного тока.
Емкость тигля 120 кг по титану. Диаметр электрода 280 мм. Электрическая мощность на луге 650 кВт. Разрежение в камере 1,33×10-2-5×10-3 мм рт.ст. Из практических данных по эксплуатации установки составлены программы проведения плавок в зависимости от силы тока при постоянном напряжении и вида шихты (количество отходов, используемых в качестве подкладки в тигель, одно из условий гарнисажной плавки). По программе плавки необходимое время ведения плавки в зависимости от общего веса наплавленного металла. Модифицирующий эффект достигается при введении модификатора за 1,5-2 минуты до слива металла в литейную форму.
Выполняем операции согласно поставленной задачи.
1. Способ ввода - закладка навески модификатора в расходуемый электрод.
2. Упаковка - фольга из сплава АД00 по ГОСТ 12592-67.
3. Вес модификатора 0,002-0,008% от общего веса плавки.
4. Схема расчета веса плавки и модификатора.
G кг сливной-G кг отходов=G кг с электрода
Tплавки мин-(1,5-2) мин=T1, время расплавления электрода до места установки закладки.
Tплавки из программы плавки, определяем длину электрода, сплавляемого за время T1,
для этого:
- определяем вес 1 см длины электрода
3.14×282×4,5=P Фэ=280 мм (для данной установки),
удельный вес сплава - 4,5 г/см
- количество металла, сплавляемого за время T1
Rconstx T1=G*кг,
где Rconst - величина, определяемая опытным путем для данной установки, таким образом, G*/Rconst=Hсм, где Hсм - расстояние от сплавляемого торца электрода до места закладки навески модификатора.
5. Отмечаем полученный размер на электроде. Производим сверловку электрода сверлом диаметром 20 мм на глубину равную половине диаметра электрода. В полученное отверстие закладываем навеску модификатора, завернутую в алюминиевую фольгу. На электроде выполняем сверловки для следующих плавок и отправляем электрод на приварку.
В результате проведенных экспериментов показано, что при содержании бора 0,002-0,008% выявляется мелкозернистая структура в разных толщинах отливки (с размером зерна 10-15 мкм) и с сохранением прочностных характеристик, в результате пластичность сплава увеличивайся до 30%. При содержании бора более 0,008% высока вероятность его расположения преимущественно по границам зерен, что снижает механические свойства.
Claims (1)
- Способ получения сплава на основе титана с содержанием бора 0,002-0,008 мас.%, включающий проведение плавки в вакуумной дуговой гарнисажной печи с расходуемым электродом, не имеющей дополнительного вакуумного порта для введения модифицирующих добавок, отличающийся тем, что навеску модификатора B4C, завернутую в алюминиевую фольгу, закладывают в отверстие расходуемого электрода, которое высверливают от сплавляемого торца электрода на расстоянии, определяемом в зависимости от времени его расплавления.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013102127/02A RU2515411C1 (ru) | 2013-01-18 | 2013-01-18 | Способ получения сплавов на основе титана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013102127/02A RU2515411C1 (ru) | 2013-01-18 | 2013-01-18 | Способ получения сплавов на основе титана |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2515411C1 true RU2515411C1 (ru) | 2014-05-10 |
Family
ID=50629836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013102127/02A RU2515411C1 (ru) | 2013-01-18 | 2013-01-18 | Способ получения сплавов на основе титана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515411C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571021C1 (ru) * | 2014-08-26 | 2015-12-20 | ООО "Златоустовский электрометаллургический завод" | Расходуемый электрод для производства стали марки чс82-ш |
RU2578879C1 (ru) * | 2014-08-26 | 2016-03-27 | ООО "Златоустовский электрометаллургический завод" | Способ производства титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом |
RU2582406C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-04-27 | Открытое акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии", ОАО "АЭМ-технологии" | Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей |
RU2656910C1 (ru) * | 2017-09-15 | 2018-06-07 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей |
CN114480904A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 河南科技大学 | 一种低含量增强体增强钛基复合材料的制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5311655A (en) * | 1990-10-05 | 1994-05-17 | Bohler Edelstahl Gmbh | Method of manufacturing titanium-aluminum base alloys |
US20080050266A1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Tai-Fu Chen | Low-density alloy for golf club head |
RU2463365C2 (ru) * | 2010-09-27 | 2012-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА ПСЕВДО β-ТИТАНОВОГО СПЛАВА, СОДЕРЖАЩЕГО (4,0-6,0)% Аl, (4,5-6,0)% Мo, (4,5-6,0)% V, (2,0-3,6)% Cr, (0,2-0,5)% Fe, (0,1-2,0)% Zr |
-
2013
- 2013-01-18 RU RU2013102127/02A patent/RU2515411C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5311655A (en) * | 1990-10-05 | 1994-05-17 | Bohler Edelstahl Gmbh | Method of manufacturing titanium-aluminum base alloys |
US20080050266A1 (en) * | 2006-08-25 | 2008-02-28 | Tai-Fu Chen | Low-density alloy for golf club head |
RU2463365C2 (ru) * | 2010-09-27 | 2012-10-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА ПСЕВДО β-ТИТАНОВОГО СПЛАВА, СОДЕРЖАЩЕГО (4,0-6,0)% Аl, (4,5-6,0)% Мo, (4,5-6,0)% V, (2,0-3,6)% Cr, (0,2-0,5)% Fe, (0,1-2,0)% Zr |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571021C1 (ru) * | 2014-08-26 | 2015-12-20 | ООО "Златоустовский электрометаллургический завод" | Расходуемый электрод для производства стали марки чс82-ш |
RU2578879C1 (ru) * | 2014-08-26 | 2016-03-27 | ООО "Златоустовский электрометаллургический завод" | Способ производства титансодержащей коррозионно-стойкой стали электрошлаковым переплавом |
RU2582406C1 (ru) * | 2014-12-29 | 2016-04-27 | Открытое акционерное общество "Инжиниринговая компания "АЭМ-технологии", ОАО "АЭМ-технологии" | Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей |
RU2656910C1 (ru) * | 2017-09-15 | 2018-06-07 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" | Флюс для электрошлаковой выплавки сплошных и полых слитков из борсодержащих сталей |
CN114480904A (zh) * | 2022-01-26 | 2022-05-13 | 河南科技大学 | 一种低含量增强体增强钛基复合材料的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2515411C1 (ru) | Способ получения сплавов на основе титана | |
CN104152710B (zh) | 电渣重熔用精炼渣的冶炼方法及其应用 | |
CN104928507A (zh) | 一种混合熔盐体系中铝热还原制备铝钪中间合金的方法 | |
CN110423959A (zh) | 一种铝基高韧性复合材料及其制备方法 | |
RU2607857C1 (ru) | Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида никеля | |
CN102660701A (zh) | 一种共晶铝硅合金活塞材料的制备方法 | |
CN105618723B (zh) | 一种基于惰性气氛的钛合金自耗电极凝壳熔炼铸造工艺 | |
CN106141189B (zh) | 一种放电等离子烧结非晶合金涂层的表面改性方法 | |
Choudhary et al. | Microstructure and mechanical properties of Al-Si alloys processed by strain induced melt activation | |
CN102094125B (zh) | 电渣重熔制备镁合金的工艺方法 | |
CN102041395A (zh) | 电渣重熔引弧剂及其起弧方法 | |
CN109136584A (zh) | 一种抽锭式电渣炉及其应用与控制莱氏体碳化物的方法 | |
Sidorov et al. | Influence of the rate of filtration of a complexly alloyed nickel melt through a foam-ceramic filter on the sulfur impurity content in the metal | |
Khalifa et al. | Effect of ultrasonic melt-treatment on the eutectic silicon and iron intermetallic phases in Al-Si cast alloys | |
RU2630157C2 (ru) | Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида титана | |
CN103769551B (zh) | 一种铝硅镁系铸造铝合金的生产工艺 | |
CN1335925A (zh) | 稀土类磁铁废屑的熔炼方法和熔炼装置以及稀土类磁铁废屑的一次熔炼合金 | |
CN102644012B (zh) | 共晶铝硅合金活塞材料的制备方法 | |
RU2770807C1 (ru) | Способ получения заготовки из низколегированных сплавов на медной основе | |
KR101388922B1 (ko) | 철-망간 전율고용체를 포함하는 알루미늄 합금 및 그 제조방법 | |
WO2011099208A1 (ja) | シリコン真空溶解法 | |
CN104651721A (zh) | 斗齿用合金钢及斗齿的制备方法 | |
RU2697287C1 (ru) | Способ получения слитков из сплавов на основе интерметаллида титана и алюминия | |
RU2590772C1 (ru) | Способ получения алюминиевого чугуна | |
SK288792B6 (sk) | Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200119 |