RU2566125C1 - Свариваемый сплав на основе титана - Google Patents
Свариваемый сплав на основе титана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566125C1 RU2566125C1 RU2014151403/02A RU2014151403A RU2566125C1 RU 2566125 C1 RU2566125 C1 RU 2566125C1 RU 2014151403/02 A RU2014151403/02 A RU 2014151403/02A RU 2014151403 A RU2014151403 A RU 2014151403A RU 2566125 C1 RU2566125 C1 RU 2566125C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- titanium
- molybdenum
- vanadium
- based alloy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано для изготовления деформированных полуфабрикатов, а также отливок, предназначенных для изготовления деталей энергетического и транспортного машиностроения, авиационной и космической техники с рабочими температурами в интервале от -196 до 450°C. Сплав на основе титана содержит, мас.%: алюминий 1,8-4,4; ванадий 1,0-2,5; железо 0,05-0,5; цирконий 0,05-3,0; кислород 0,05-0,22; молибден 0,5-1,5; ниобий 0,05-0,8; кремний 0,05-0,2; углерод 0,005-0,1 и титан - остальное. Использование заявленного свариваемого сплава на основе титана позволяет повысить рабочую температуру применения деталей на 50°C, уровня пластичности и технологической пластичности более чем на 10% с сохранением высоких показателей прочности. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано для изготовления деформированных полуфабрикатов - фольги, ленты, листов, труб (включая сварные), колец, прутков, поковок, а также отливок, предназначенных для изготовления деталей энергетического и транспортного машиностроения, авиационной и космической техники с рабочими температурами в интервале от -196 до 450°C.
Из уровня техники известен свариваемый сплав на основе титана (патент США 3833363, МПК С22С 14/00, опубл. 03.09.1974 г.), имеющий следующий химический состав, масс. %:
Алюминий | 5,5-6,5 |
Олово | 1,7-2,3 |
Молибден | 0,7-3,0 |
Цирконий | 0,7-5,0 |
Кремний | 0,04-0,13 |
Титан | Остальное |
Из указанного сплава изготавливают полуфабрикаты: листы, прутки, кольца, поковки, отливки, предназначенные для изготовления деталей и узлов (включая сварные) реактивных двигателей и планера, детали турбин энергетических установок, длительно работающих при температурах от -60 до 500°C. Недостатком сплава является низкий уровень технологической пластичности, особенно при температурах «холодной» и «теплой» деформации, что не позволяет изготавливать из него фольгу и тонкостенные трубы. Кроме этого, высокое содержание алюминия и молибдена не позволяет применять сплав при температурах ниже -70°C из-за хладноломкости.
Из уровня техники также известен свариваемый сплав на основе титана (Grade 28 ELI), содержащий компоненты, масс. %: алюминий 2,5-3,5, ванадий 2,0-3,0, рутений 0,08-0,14, склонный к наводораживанию при длительной эксплуатации в среде с атомарным водородом (Materials Properties Handbook: Titanium Alloys, Eds. Boyer et al., ASM International, Materials Park, OH, 1994, p. 264). Из указанного сплава изготавливают полуфабрикаты: фольгу, ленту, листы, кольца, прутки, поковки, отливки, предназначенные для изготовления деталей и узлов (включая сварные) реактивных двигателей и планера, детали турбин энергетических установок длительно работающих при температурах от -196 до 300°C. Основными недостатками сплава являются низкий уровень прочности, особенно при температурах выше 300°C, что ограничивает применение сплава.
Наиболее близким аналогом (патент РФ 2082804, МПК С22С 14/00, опубл. 27.06.1997 г.), взятым за прототип, является свариваемый сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, масс. %:
Алюминий | 4,5-5,2 |
Молибден | 0,1-0,8 |
Ванадий | 0,1-1,1 |
Хром | 0,01-0,2 |
Марганец | 0,01-0,2 |
Железо | 0,03-0,3 |
Цирконий | 0,05-0,5 |
Кислород | 0,05-0,5 |
Медь | 0,01-0,2 |
Никель | 0,01-0,2 |
Титан | Остальное |
Из сплава-прототипа изготавливают полуфабрикаты: листы, кольца, прутки, поковки, трубы, предназначенные для изготовления деталей и узлов (включая сварные) авиационной и космической техники, работающие в интервале температур от -196 до 400°C. Недостатком сплава-прототипа является низкий уровень технологической пластичности (вследствие наличия кислорода более 0,25% и алюминия более 4,5%), особенно при температурах «холодной» (при температуре около 20°C) и «теплой» (при температурах до 700°C) деформации, что не позволяет изготавливать из него фольгу и тонкостенные трубы.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание свариваемого сплава на основе титана, обладающего повышенными характеристиками технологической пластичности при сохранении высоких значений прочностных характеристик в интервале температур от -196 до 450°C.
Технический результат заключается в увеличении значения рабочей температуры применения, уровня пластичности, прочностных характеристик и технологической пластичности более чем на 10%.
Сущность изобретения заключается в том, что в свариваемом сплаве на основе титана, содержащем алюминий, ванадий, железо, цирконий, кислород и молибден, дополнительно содержится ниобий, кремний и углерод при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Алюминий | 1,8-4,4 |
Ванадий | 1,0-2,5 |
Железо | 0,05-0,5 |
Цирконий | 0,05-3,0 |
Кислород | 0,05-0,22 |
Молибден | 0,5-1,5 |
Ниобий | 0,05-0,8 |
Кремний | 0,05-0,2 |
Углерод | 0,005-0,1 |
Титан | Остальное |
Кроме того, суммарное содержание ванадия, молибдена, железа и ниобия в сплаве может составлять от 2,0 до 4,5 масс. %.
Заявленный сплав можно использовать для изготовления фольги, ленты, листов, плит, труб (включая тонкостенные и сварные), прутков, отливок, предназначенных для изготовления деталей энергетического и транспортного машиностроения, авиационной и космической техники с рабочими температурами в интервале от -196 до 450°C.
Свариваемый сплав-прототип основан на принципе твердорастворного упрочнения, вследствие чего термическая обработка сплава необходима лишь для снятия внутренних напряжений, наведенных при технологических операциях. В заявленном свариваемом сплаве реализуется как твердорастворный, так и дисперсионный механизм упрочнения. При отжиге заявленного сплава прочность основного материала и сварного соединения повышается.
Дополнительное введение ниобия, кремния, углерода и увеличенное содержание молибдена позволяют повысить прочностные характеристики заявленного сплава за счет увеличения эффекта от твердорастворного и дисперсионного упрочнения при температурах до 450°C, при заявленном содержании других компонентов.
Снижение содержания алюминия с 4,5-6,2% до 1,8-4,4% в заявленном сплаве позволяет увеличить технологическую пластичность сплава при «холодной» и «теплой» деформации за счет снижения степени твердорастворного упрочнения α-фазы алюминием.
Для компенсации потери прочности при снижении содержания алюминия и повышения максимальной рабочей температуры, в заявленный сплав добавлены элементы внедрения - кремний и углерод. Они повышают прочность α- и β-фаз (их твердых растворов) путем замещения титана в кристаллической структуре элементами внедрения - углерод, кремний, кислород и элементами замещения цирконий, железо, ванадий, алюминий, молибден и ниобий, и, как следствие, позволяют повысить прочность материала при термической обработке после деформации по механизму дисперсионного твердения.
Наличие в заявленном сплаве совокупности элементов циркония, кремния и углерода в указанном соотношении также обеспечивает измельчение зерна и субзеренных составляющих в структуре как литого, так и деформированного материала за счет интенсификации процессов рекристаллизации (вследствие снижения температуры рекристаллизации и получения более мелкой внутрезеренной структуры за счет добавки Fe).
Заявленный свариваемый сплав позволяет получить более высокие значения угла гиба и степень деформации за один переход (не приводящий к образованию дефектов в материале) при комнатной температуре (табл. 2).
Суммарное содержание элементов, стабилизирующих β-фазу (молибден, ванадий, железо, ниобий) в интервале от 2,0 до 4,5 позволяет, помимо обеспечения высокого уровня прочности во всем диапазоне рабочих температур, ограничить количество стабильной β-фазы, что в итоге обеспечивает высокие характеристики пластичности при отрицательных температурах до -196°C.
Таким образом, соотношение компонентов в заявленном свариваемом сплаве в совокупности позволяет:
- обеспечить высокие характеристики пластичности и технологичности сплава;
- снизить объем необходимой горячей деформации при первичном переделе слитков, что снижает себестоимость изготовления полуфабрикатов;
- получить более мелкозернистую структуру в сварном шве, что обеспечивает прирост прочностных и пластических характеристик (за счет низкого уровня алюминия и ограничения содержания кислорода).
Кроме того, при заявленном соотношении элементов в сплаве, требуемая степень деформации для получения нано-структурного состояния снижается, вследствие уменьшения отходов материала и затрат на деформацию (значительное сокращение стоимости полуфабриката).
Примеры осуществления.
Для получения листовых полуфабрикатов выплавляют слитки сплава по примерам 1-3 (табл. 1) методом двойного вакуумно-дугового переплава, после чего слитки подвергают горячей ковке. Полученные заготовки осаживают при температурах двухфазной области и прокатывают в «теплую» (при температурах до 700°C) и в «холодную» (комнатная температура) деформацию, после чего проводят отжиг. Из полученных листов изготавливают сварные соединения методом сварки плавлением.
В сравнительной таблице №2 приведены механические свойства листов и сварных соединений из заявленного свариваемого сплава и прототипа.
Таким образом, использование заявленного свариваемого сплава на основе титана позволяет повысить рабочую температуру применения деталей на 50°C, уровня пластичности и технологической пластичности более чем на 10% с сохранением высоких показателей прочности, и, как следствие, повысить ресурс их работы, а также снизить себестоимость изготовления изделий авиационной техники и энергетического машиностроения.
Claims (2)
1. Свариваемый сплав на основе титана, содержащий алюминий, ванадий, железо, цирконий, кислород и молибден, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ниобий, кремний и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий 1,8-4,4
Ванадий 1,0-2,5
Железо 0,05-0,5
Цирконий 0,05-3,0
Кислород 0,05-0,22
Молибден 0,5-1,5
Ниобий 0,05-0,8
Кремний 0,05-0,2
Углерод 0,005-0,1
Титан Остальное
2. Свариваемый сплав по п. 1, отличающийся тем, что суммарное содержание ванадия, молибдена, железа и ниобия в сплаве составляет от 2,0 до 4,5 мас.%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151403/02A RU2566125C1 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Свариваемый сплав на основе титана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014151403/02A RU2566125C1 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Свариваемый сплав на основе титана |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2566125C1 true RU2566125C1 (ru) | 2015-10-20 |
Family
ID=54327612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014151403/02A RU2566125C1 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Свариваемый сплав на основе титана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566125C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2082804C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-06-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Свариваемый титановый сплав с l-структурой |
US5980655A (en) * | 1997-04-10 | 1999-11-09 | Oremet-Wah Chang | Titanium-aluminum-vanadium alloys and products made therefrom |
RU2192493C2 (ru) * | 2000-12-19 | 2002-11-10 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него |
RU2393258C2 (ru) * | 2008-06-04 | 2010-06-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Сплав на основе титана |
-
2014
- 2014-12-18 RU RU2014151403/02A patent/RU2566125C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2082804C1 (ru) * | 1994-09-28 | 1997-06-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Свариваемый титановый сплав с l-структурой |
US5980655A (en) * | 1997-04-10 | 1999-11-09 | Oremet-Wah Chang | Titanium-aluminum-vanadium alloys and products made therefrom |
RU2192493C2 (ru) * | 2000-12-19 | 2002-11-10 | Государственное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него |
RU2393258C2 (ru) * | 2008-06-04 | 2010-06-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Сплав на основе титана |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2723526C (en) | High-strength ni-based alloy tube for nuclear power use and method for manufacturing the same | |
EP2971202B1 (en) | Thermo-mechanical processing of nickel-titanium alloys | |
US10913242B2 (en) | Titanium material for hot rolling | |
US9828657B2 (en) | Ni-base super alloy | |
JP2015510035A (ja) | 改善された性質を有するチタン合金 | |
UA120868C2 (uk) | Титановий сплав | |
CN108531774B (zh) | 一种高硬度钛合金及其制备方法 | |
WO2006014124A1 (fr) | Alliage a base de titane | |
CN111826550B (zh) | 一种中等强度耐硝酸腐蚀钛合金 | |
RU2610657C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
CN115156471B (zh) | 一种高强镍基高温合金材料盘、轴类锻件的制备方法 | |
RU2555267C2 (ru) | Способ изготовления тонких листов из двухфазного титанового сплава и изделие из этих листов | |
JP6756736B2 (ja) | 高温用途のためのβチタン合金シート | |
KR20150017677A (ko) | 단조용 Ni기 합금, 그 제조 방법 및 터빈 부품 | |
JP6844706B2 (ja) | チタン板 | |
KR101387551B1 (ko) | 내산화성 및 성형성이 우수한 고강도 티타늄 합금 및 이의 제조방법 | |
RU2592657C2 (ru) | Жаропрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
RU2526657C1 (ru) | Жаропрочный сплав | |
RU2566125C1 (ru) | Свариваемый сплав на основе титана | |
RU2519064C1 (ru) | Коррозионно-стойкая легированная нейтронно-поглощающая сталь для изготовления шестигранных чехловых труб для уплотненного хранения в бассейнах выдержки и транспортировки ядерного топлива | |
US10480050B2 (en) | Titanium sheet and method for producing the same | |
TW201617462A (zh) | 沃斯田鐵系合金鋼材之製造方法 | |
RU2614356C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
RU2507289C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
JP2013053361A (ja) | 耐熱強度に優れた飛翔体用アルミニウム合金 |