RU2592657C2 - Жаропрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из него - Google Patents
Жаропрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из него Download PDFInfo
- Publication number
- RU2592657C2 RU2592657C2 RU2014153689/02A RU2014153689A RU2592657C2 RU 2592657 C2 RU2592657 C2 RU 2592657C2 RU 2014153689/02 A RU2014153689/02 A RU 2014153689/02A RU 2014153689 A RU2014153689 A RU 2014153689A RU 2592657 C2 RU2592657 C2 RU 2592657C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- titanium
- heat
- tantalum
- tungsten
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию жаропрочных сплавов на основе титана, используемых для изготовления широкой номенклатуры деформированных полуфабрикатов и деталей. Жаропрочный сплав на основе титана содержит, мас.%: алюминий 10,5-12,5; ниобий 38,5-42,0; молибден 0,5-1,5; ванадий 0,5-1,5; цирконий 1,0-2,5; вольфрам 0,3-1,0; тантал 0,3-1,0; кремний 0,1-0,25; гадолиний 0,02-0,6; титан и примеси - остальное. Сплав характеризуется высокими значениями прочности при комнатной и повышенных температурах до 700°С. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к созданию жаропрочных сплавов на основе титана, используемых для изготовления широкой номенклатуры деформированных полуфабрикатов и деталей (в том числе лопаток, дисков, проставок, корпусов, листов), которые могут быть использованы в силовых конструкциях авиационной и космической техники, энергетических установок, ракет, длительно работающих при температурах до 700°С. Известен жаропрочный сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас. % (см. Патент ЕР №0924308 В1, опубл. 02.05.2002 г.):
алюминий | 8,2-11,81 |
ниобий | 31,7-43,8 |
молибден | 0-3,2 |
тантал | 0-6,1 |
цирконий | 0-3,0 |
кремний | 0-0,38 |
титан | остальное |
Из известного сплава изготавливают элементы конструкций двигателей, работающих при температуре до 650°С.
Недостатками известного сплава из-за повышенной плотности являются: невысокие значения удельной кратковременной прочности при комнатной температуре и при температуре 650°С, а также длительной прочности при температурах до 650°С. В следствие повышенного окисления известного сплава элементы конструкции имеют ограниченный ресурс.
Известен сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас. % (см. Патент РФ №2 405 849, опубл. 10.12.2010 г.):
алюминий | 10,5-12,5 |
ниобий | 38,0-42,0 |
молибден | 0,3-0,6 |
цирконий | 1,5-2,5 |
кремний | 0,1-0,25 |
углерод | 0,03-0,08 |
вольфрам | 0,5-1,0 |
тантал | 0,7-1,5 |
титан | остальное |
Из известного сплава изготавливают полуфабрикаты для деталей компрессора газотурбинного двигателя. Данный сплав обладает повышенной жаростойкостью при температурах до 700°С.
Недостатками известного сплава являются: повышенная плотность сплава, обусловленная введением «тяжелого» тугоплавкого тантала в количестве до 1,5 мас. %, и недостаточно высокие значения пластичности при комнатной температуре.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас. % (см. Патент РФ №2210612, опубл. 20.08.2003 г.):
алюминий | 10,0-12,0 |
ниобий | 38,0-42,0 |
молибден | 0,5-1,0 |
ванадий | 1,0-1,5 |
цирконий | 1,0-1,5 |
кремний | 0,1-0,25 |
углерод | 0,05-0,08 |
титан | остальное |
Сплав, известный из прототипа, относится к сплавам на основе титана. Он обладает высокими значениями пластических свойств при комнатной температуре, что позволяет изготавливать из него тонкие листы и фольгу, а также различные деформируемые полуфабрикаты.
Недостатками сплава являются низкие значения прочности при комнатной температуре, кратковременной и длительной прочности при повышенных температурах. Рабочая температура сплава ограничена 650°С, что связано с отсутствием таких тугоплавких элементов, как тантал и вольфрам.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание жаропрочного сплава на основе титана, легированного редкоземельными металлами (РЗМ), обладающего повышенной прочностью при температурах 20 и 700°С и предназначенного для изготовления полуфабрикатов широкого сортимента (листы, плиты, прутки, поковки, штамповки) и сложнопрофильных конструкций, в том числе лопаток сложной геометрии.
Технический результат - повышение прочностных характеристик при комнатной и повышенных температурах до 700°С.
Поставленный технический результат достигается с помощью жаропрочного сплава на основе титана, содержащего алюминий, ниобий, молибден, ванадий, цирконий, кремний, дополнительно содержащий вольфрам, тантал и гадолиний, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
алюминий | 10,5-12,5 |
ниобий | 38,5-42,0 |
молибден | 0,5-1,5 |
ванадий | 0,5-1,5 |
цирконий | 1,0-2,5 |
вольфрам | 0,3-1,0 |
тантал | 0,3-1,0 |
кремний | 0,1-0,25 |
гадолиний | 0,02-0,6 |
титан и примеси | остальное |
Авторами было установлено, что для реализации высокой прочности сплава и конечных изделий из этого сплава необходимо дополнительное введение «бета»-стабилизирующих элементов вольфрама и тантала, обеспечивающих твердофазное упрочнение и стабилизацию фазового состава.
Предпочтительно, суммарное содержание вольфрама и тантала составляет 0,6-1,6 мас. %.
В связи с высокой удельной плотностью «бета»-стабилизирующих элементов вольфрама (19,3 г/см3) и тантала (16,65 г/см3) превышение их суммарного содержания в сплаве более 2,0 мас. % нежелательно, поскольку приводит к повышению плотности сплава и снижению удельных прочностных свойств.
Указанное содержание алюминия в сплаве обеспечивает сочетание прочностных и пластических свойств. Превышение содержания алюминия 12,5 мас. % приводит к увеличению количества α2-фазы и, как следствие, к снижению технологичности сплава.
Отсутствие дополнительного легирования углеродом, который способствует к образованию карбидов, позволяет повысить пластические свойства сплава, а также прочностные характеристики.
Дополнительное легирование гадолинием при заявленном соотношении и содержании компонентов приводит к образованию дисперсных частиц тугоплавких соединений с гадолинием, усиливающих границы зерен, в том числе при высокотемпературных выдержках в процессе деформационной и термической обработки и приводит к повышению прочностных характеристик. Превышение указанного интервала легирования приводит к снижению технологических свойств, в результате выделения большого количества дисперсных частиц. По этой же причине содержание кремния не должно превышать 0,35 мас. %, поскольку происходит образование большого количества силицидов.
Разработанный состав жаропрочного сплава на основе титана в сочетании с упрочняющей двухступенчатой термической обработкой, обеспечивает формирование тонкопластинчатой (Q+β)-структуры с дисперсными частицами α2-фазы и оксидов гадолиния, которые позволяют достичь высоких значений заявленных прочностных и пластических свойств.
Примеры осуществления
Слитки предлагаемого сплава изготавливали по технологии производства титановых сплавов, включающей изготовление расходуемого электрода и выплавку слитков многократным вакуумно-дуговым переплавом для получения однородного химического состава.
Составы предлагаемого сплава (№1-3) и сплава, известного из прототипа (№4), приведены в таблице 1.
Механически обточенные слитки подвергались осадке, всесторонней ковки в обычных или квази-изотермических условиях на плиты. Плиты обтачивались по всем поверхностям «как чисто» и прокатывались на сутунку с целью изготовления лопаточных заготовок. Лопаточные заготовки термически обрабатывались по двухступенчатому режиму, включающему выдержку заготовок в двухфазной (β+α2)-области и трехфазной (Q+β+α2)-области, после чего из них вырезались образцы для механических испытаний. Свойства предполагаемого сплава (№1-3) и сплава, известного из прототипа (№4) представлены в таблице 1.
Предлагаемый сплав превосходит сплав, известный из прототипа по пределу прочности при температуре 20°С на 6-9%, и по пределу прочности при 700°С на 9-12%.
Использование предлагаемого жаропрочного сплава на основе титана позволяет изготавливать детали различного сортамента и сложнопрофильных конструкций, в том числе лопаток сложной геометрии, что позволить снизить их вес за счет более высокого уровня прочности и повысить надежность по сравнению с традиционно применяемыми титановыми сплавами.
Claims (3)
1. Жаропрочный сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, молибден, ванадий, цирконий, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам, тантал и гадолиний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
алюминий 10,5-12,5
ниобий 38,5-42,0
молибден 0,5-1,5
ванадий 0,5-1,5
цирконий 1,0-2,5
вольфрам 0,3-1,0
тантал 0,3-1,0
кремний 0,1-0,25
гадолиний 0,02-0,6
титан и примеси остальное
2. Жаропрочный сплав на основе титана, отличающийся тем, что суммарное содержание вольфрама и тантала составляет 0,6-1,6 мас.%.
3. Изделие, выполненное из жаропрочного сплава на основе титана, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п. 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014153689/02A RU2592657C2 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Жаропрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из него |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014153689/02A RU2592657C2 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Жаропрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из него |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014153689A RU2014153689A (ru) | 2016-07-20 |
RU2592657C2 true RU2592657C2 (ru) | 2016-07-27 |
Family
ID=56413275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014153689/02A RU2592657C2 (ru) | 2014-12-29 | 2014-12-29 | Жаропрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из него |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2592657C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2627304C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2017-08-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Интерметаллидный сплав на основе титана и изделие из него |
RU2660461C1 (ru) * | 2017-04-25 | 2018-07-06 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ ПСЕВДО - α - СПЛАВОВ |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113981297B (zh) * | 2021-12-28 | 2022-03-22 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | 铸造用Ti2AlNb基合金及其制备方法和铸件 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3441407A (en) * | 1964-03-11 | 1969-04-29 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Titanium-base alloys |
US5082624A (en) * | 1990-09-26 | 1992-01-21 | General Electric Company | Niobium containing titanium aluminide rendered castable by boron inoculations |
RU2203339C2 (ru) * | 1997-08-19 | 2003-04-27 | Гксс-Форшунгсцентрум Геестхахт Гмбх | Сплав на основе алюминидов титана |
RU2008149177A (ru) * | 2007-12-13 | 2010-06-20 | Гксс-Форшунгсцентрум Геестхахт Гмбх (De) | Титаналюминидные сплавы |
CN103334032A (zh) * | 2013-07-01 | 2013-10-02 | 昆山乔锐金属制品有限公司 | 高温高强铌基钛合金 |
-
2014
- 2014-12-29 RU RU2014153689/02A patent/RU2592657C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3441407A (en) * | 1964-03-11 | 1969-04-29 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Titanium-base alloys |
US5082624A (en) * | 1990-09-26 | 1992-01-21 | General Electric Company | Niobium containing titanium aluminide rendered castable by boron inoculations |
RU2203339C2 (ru) * | 1997-08-19 | 2003-04-27 | Гксс-Форшунгсцентрум Геестхахт Гмбх | Сплав на основе алюминидов титана |
RU2008149177A (ru) * | 2007-12-13 | 2010-06-20 | Гксс-Форшунгсцентрум Геестхахт Гмбх (De) | Титаналюминидные сплавы |
CN103334032A (zh) * | 2013-07-01 | 2013-10-02 | 昆山乔锐金属制品有限公司 | 高温高强铌基钛合金 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2627304C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2017-08-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Интерметаллидный сплав на основе титана и изделие из него |
RU2660461C1 (ru) * | 2017-04-25 | 2018-07-06 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ ПСЕВДО - α - СПЛАВОВ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014153689A (ru) | 2016-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9945019B2 (en) | Nickel-based heat-resistant superalloy | |
CN105143482B (zh) | 镍-钴合金 | |
US20220380867A1 (en) | Precipitation Hardenable Cobalt-Nickel Base Superalloy And Article Made Therefrom | |
JP6839401B1 (ja) | Ni基超耐熱合金及びNi基超耐熱合金の製造方法 | |
RU2657892C2 (ru) | Высокопрочный титановый сплав с альфа-бета-структурой | |
RU2592657C2 (ru) | Жаропрочный сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
EP3202931A1 (en) | Ni BASED SUPERHEAT-RESISTANT ALLOY | |
JP2020105634A (ja) | TiAl合金及びその製造方法 | |
EP3844314B1 (en) | Creep resistant titanium alloys | |
RU2484166C1 (ru) | Сплав на основе титана | |
JP5747410B2 (ja) | 耐熱チタン合金 | |
JP5645054B2 (ja) | アニーリングツインを含有するニッケル基耐熱超合金と耐熱超合金部材 | |
RU2631066C1 (ru) | Жаропрочный высокоэнтропийный сплав | |
RU2627304C1 (ru) | Интерметаллидный сплав на основе титана и изделие из него | |
RU2614356C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
RU2690768C1 (ru) | Сплав на основе титана и прутковая заготовка из сплава на основе титана | |
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 | |
RU2434068C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al | |
RU2659546C1 (ru) | Термостойкий сплав на основе алюминия | |
RU2396366C1 (ru) | Жаропрочный титановый сплав | |
RU2471879C1 (ru) | Жаропрочный и жаростойкий титановый сплав | |
RU2614355C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
RU2586947C1 (ru) | Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него | |
RU2434067C1 (ru) | СПЛАВ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА Ni3Al |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180524 Effective date: 20180524 |