RU2613832C1 - Способ изготовления расходуемых электродов из сплавов на основе интерметаллидов титана и алюминия - Google Patents
Способ изготовления расходуемых электродов из сплавов на основе интерметаллидов титана и алюминия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613832C1 RU2613832C1 RU2015145233A RU2015145233A RU2613832C1 RU 2613832 C1 RU2613832 C1 RU 2613832C1 RU 2015145233 A RU2015145233 A RU 2015145233A RU 2015145233 A RU2015145233 A RU 2015145233A RU 2613832 C1 RU2613832 C1 RU 2613832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- aluminium
- aluminum
- titanium sponge
- semi
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/16—Remelting metals
- C22B9/20—Arc remelting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к изготовлению расходуемого электрода для выплавки слитков титан-алюминиевых сплавов, содержащих 15-63 мас. % алюминия. Способ включает приготовление шихты путем смешивания титановой губки и алюминиевого полуфабриката, подачу порций шихты в коническую матрицу и последующее проходное прессование. Титановую губку используют в виде сферических тел диаметром 10-25 мм, а алюминиевый полуфабрикат - в виде прутков с соотношением диаметр : длина = 1:1. Отношение линейных размеров алюминиевого полуфабриката к линейным размерам титановой губки составляет 2,5-3,5. Обеспечивается повышение механических свойств электродов. 1 з.п. ф-лы, 6 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе интерметаллидов титана и алюминия, предназначенных для работы при повышенных температурах (700-800°C).
Известны способы получения расходуемых электродов из титановых сплавов, содержащих легирующие элементы в количествах не более 15 (мас. %), получаемых порционным прессованием в проходную коническую матрицу смесей из титановой губки, стружки алюминия и порошкообразных лигатур легирующих элементов (Добаткин В.И., Аношкин Н.Ф.. и др., Слитки титановых сплавов - М.: Металлургиздат, 1966, с. 46-48; Гармата В.М. и др., Металлургия титана, М., Металлургия, 1968, с. 467-471). В этих способах изготавливается цилиндрический электрод для последующего вакуумно-дугового переплава. Основным недостатком является невозможность работать с высоколегированными алюминием титановыми сплавами.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков высоколегированных титановых сплавов (патент РФ 2015845, МПК B22F 3/02, опубл. 15.07.1994) с содержанием стружки алюминия 4,5-7 (мас. %) и общим содержанием всех элементов до 12-13 (мас. %). Недостатком способа является невозможность его использования для получения качественных прессованных электродов для сплавов на основе интерметаллического соединения Ti3Al [содержит 15Al (мас. %)], затруднено и практически невозможно для сплавов на основе интерметаллических соединений TiAl [содержит алюминия 36Al (мас. %)] и Al3Ti [содержит алюминия 63Al (мас. %)]. Это связано с процессами, возникающими при прессовании шихты из титановой губки и стружки алюминия при содержании последней более 12-13 (мас. %). В процессе прессования титановая губка с более высокой прочностью и твердостью, чем стружка алюминия, выдавливает ее на поверхность матрицы и вызывает приварку к стенкам матрицы. При дальнейшем прессовании следующая запрессовка порции шихты приводит к образованию «глухой запрессовки» и прекращению нормального процесса проходного прессования. Устранение «глухой запрессовки» требует демонтажа матрицы, высверливания «глухой запрессовки», очистки поверхности матрицы от налипшего алюминия. Эти операции приводят к лишним производственным затратам - дополнительной механической обработке (точению и шлифованию) и потере со стружкой шихтовых материалов, которые не могут использоваться повторно.
Технической задачей и техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение получения прессованных электродов из титановой губки и алюминиевого полуфабриката в проходной конической матрице непрерывным способом без образования «глухих запрессовок» с повышенными механическими свойствами - пределом прочности до 1500 МПа.
Для достижения заявленного технического результата способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков титан-алюминиевых сплавов, содержащих 15-63 мас. % алюминия, включающий приготовление шихты, подачу порций шихты в коническую матрицу и последующее проходное прессование, при этом шихту готовят путем смешивания титановой губки и алюминиевого полуфабриката, причем используют титановую губку в виде сферических тел диаметром 10-25 мм и алюминиевый полуфабрикат в виде прутков с соотношением диаметр : длина = 1:1, при этом отношение линейных размеров алюминиевого полуфабриката к линейным размерам титановой губки составляет 2,5-3,5.
Предпочтительно коническую матрицу для прессования шихты подогревают до температуры 150-200°C.
В предлагаемом способе получения расходуемого электрода используется титановая губка диаметром 10-25 мм и алюминиевые полуфабрикаты диаметром 10-25 мм и/или прутки с соотношением диаметр : длина=1:1. При использовании отношения размеров алюминиевых полуфабрикатов к титановой губке менее 2,5 наблюдаются повышенные усилия выпрессовывания электродов для сплава с 15 Al (мас. %) почти в два раза (с 380-400 МПа до 800 МПа) и образуются «глухие запрессовки» при содержаниях 15 Al и 63 Al мас. %, приводящие к остановке процесса прессования. В случае, если отношение размеров алюминиевых полуфабрикатов к титановой губке становится больше 4, также наблюдаются повышенные усилия выпрессовывания до 820 МПа и возникновение «глухих запрессовок» при содержаниях в сплавах алюминия 15 и 63 (мас. %). Для снижения бокового трения и формирования гладкой поверхности электрода дополнительно используется нагрев матрицы до температур 150-200°C. Таким образом, предложенные соотношения в размерах исходных материалов и подогрев матрицы обеспечивают легкую деформацию титановой губки и получение электрода в виде плотной трубчатой оболочки из титана с центральным расположением алюминия. Такое расположение компонентов сплава в получаемом электроде исключает образование «глухих запрессовок», обеспечивает электродам повышенные механические свойства и сохранение непрерывности процесса прессования.
Примеры осуществления
Прессованные расходуемые электроды изготавливали по технологии производства титановых сплавов, включающей использование титановой губки марки ТГ90 (в виде сферических тел диаметром 10-25 мм) и алюминия марки А99 (в виде сферических тел диаметром 10-25 мм и прутков с соотношением диаметр : длина = 1:1). Прессование расходуемых электродов проводилось на гидравлическом прессе при усилиях 1000 Н методом непрерывного проходного прессования в коническую матрицу. Для исследований изготавливались прессованные электроды диаметром 70 мм и длиной 100 и 450 мм.
Возможность образования «глухих запрессовок» оценивалась по усилиям выпрессовки электродов. Экспериментальным путем установлено, что «глухая запрессовка» электродов образовывалась, когда усилия выпрессовки составляли более 850 Н. Результаты испытаний представлены в таблицах 1-3.
Для оценки качества прессованных электродов проводились испытания образцов диаметром 70 мм и высотой 100 мм на сжатие со скоростью нагружения 5 мм/сек до разрушения с определением условных разрушающих напряжений σразр сж. Разрушающие напряжения σразр сж вычислялись по формуле σразр сж=Рразр/F, где Рразр - разрушающая нагрузка в Н, F - исходная площадь прессованного электрода в м2. Полученные характеристики прессованных образцов представлены в таблицах 4-6.
Как видно из таблиц 1-3, использование отношения размеров тел Al/Ti меньше 2,5 и более 4 приводит к повышению усилий выпрессовки для сплавов с 15Al (мас. %) до критических значений свыше 800 Н, что недопустимо для нормальной эксплуатации прессового оборудования. Для составов сплавов с 36 и 63 Al (мас. %) и отношением размеров тел Al/Ti меньше 2,5 и более 4 наблюдается остановка процесса прессования вследствие образования «глухих запрессовок».
Результаты испытаний, представленные в таблицах 4-6, показывают, что при использовании отношения размеров тел Al/Ti меньше 2,5 и более 4 в сплавах с 15Al (мас. %) прессованные электроды имеют на 20,3% и 20,6% низкие пределы прочности соответственно. Для сплавов с содержанием 36 и 63 Al (мас. %) и аналогичных отношений размеров тел Al/Ti прессованные электроды разрушают при незначительных нагрузках во время механических испытаний.
Как видно из таблиц 1-6, предлагаемый способ изготовления прессованных электродов для сплавов титана и алюминия, содержащих от 15 до 63Al (мас. %) при отношении размеров тел Al/Ti как 2,5-3,5, обеспечивает получение непрерывным способом прочных прессованных электродов с условными пределами прочности (σразр сж), равным 1349-1582 МПа без образования «глухих запрессовок».
Использование предлагаемого способа изготовления расходуемых электродов для титановых сплавов, содержащих от 15 до 63Al (мас. %), позволяет изготавливать на существующем оборудовании производства серийных титановых сплавов качественные прессованные заготовки для последующего вакуумно-дугового переплава.
Слитки таких сплавов могут использоваться в качестве перспективных жаропрочных сплавов, а также защитных покрытий, что обеспечит повышение весовых характеристик газотурбинных двигателей, увеличит их ресурс, снизит количество выбросов в атмосферу экологически вредных соединений.
Claims (2)
1. Способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков из титан-алюминиевых сплавов, содержащих 15-63 мас. % алюминия, включающий приготовление шихты, подачу порций шихты в коническую матрицу и последующее проходное прессование, отличающийся тем, что шихту готовят путем смешивания титановой губки и алюминиевого полуфабриката, причем титановую губку используют в виде сферических тел диаметром 10-25 мм, а алюминиевый полуфабрикат - в виде прутков с соотношением диаметр:длина = 1:1, при этом отношение линейных размеров алюминиевого полуфабриката к линейным размерам титановой губки составляет 2,5-3,5.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что коническую матрицу для прессования шихты подогревают до температуры 150-200°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145233A RU2613832C1 (ru) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | Способ изготовления расходуемых электродов из сплавов на основе интерметаллидов титана и алюминия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015145233A RU2613832C1 (ru) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | Способ изготовления расходуемых электродов из сплавов на основе интерметаллидов титана и алюминия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2613832C1 true RU2613832C1 (ru) | 2017-03-21 |
Family
ID=58453125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015145233A RU2613832C1 (ru) | 2015-10-21 | 2015-10-21 | Способ изготовления расходуемых электродов из сплавов на основе интерметаллидов титана и алюминия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613832C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107297485A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-10-27 | 西安赛特思迈钛业有限公司 | 一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2015845C1 (ru) * | 1991-06-24 | 1994-07-15 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков высоколегированных титановых сплавов |
RU2234543C2 (ru) * | 2002-09-19 | 2004-08-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ получения расходуемого электрода |
US20060128473A1 (en) * | 2003-11-07 | 2006-06-15 | Vitito Christopher J | Automobile entertainment system |
WO2012127426A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Norsk Titanium Components As | Method for production of alloyed titanium welding wire |
-
2015
- 2015-10-21 RU RU2015145233A patent/RU2613832C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2015845C1 (ru) * | 1991-06-24 | 1994-07-15 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ изготовления расходуемого электрода для выплавки слитков высоколегированных титановых сплавов |
RU2234543C2 (ru) * | 2002-09-19 | 2004-08-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ получения расходуемого электрода |
US20060128473A1 (en) * | 2003-11-07 | 2006-06-15 | Vitito Christopher J | Automobile entertainment system |
WO2012127426A1 (en) * | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Norsk Titanium Components As | Method for production of alloyed titanium welding wire |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107297485A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-10-27 | 西安赛特思迈钛业有限公司 | 一种含微量元素钛合金大型铸锭的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5971821B2 (ja) | 合金チタン溶接ワイヤの製造方法 | |
Tao et al. | Recycling of AZ91 Mg alloy through consolidation of machined chips by extrusion and ECAP | |
JPH0742536B2 (ja) | 高強度と高靭性とを有するアルミニウムベース合金製品及びその製法 | |
FR2633205A1 (fr) | Procede de mise en forme directe et d'optimisation des caracteristiques mecaniques de projectiles perforants en alliage de tungstene a haute densite | |
Jiang et al. | Microstructure and mechanical properties of AZ61 magnesium alloy parts achieved by thixo-extruding semisolid billets prepared by new SIMA | |
KR20210137589A (ko) | 납-없는 또는 낮은 납 함량의 황동 빌렛을 제조하는 방법 및 이에 따라 수득된 빌렛 | |
RU2613832C1 (ru) | Способ изготовления расходуемых электродов из сплавов на основе интерметаллидов титана и алюминия | |
US9920403B2 (en) | Magnesium alloy member and production method therefor | |
JPS61143531A (ja) | 分散強化アルミニウム合金の改良された製造法 | |
Kumar et al. | Tribological, physical and microstructural characterization of silicon carbide reinforced aluminium matrix composites: a review | |
JP4397425B1 (ja) | Ti粒子分散マグネシウム基複合材料の製造方法 | |
WO2003008655A2 (de) | FORMTEIL AUS EINEM INTERMETALLISCHEN GAMMA-TiAl WERKSTOFF | |
Rosso et al. | Development of industrial components by advanced squeeze casting | |
JP2984367B2 (ja) | 金属押出し | |
RU2718523C1 (ru) | Способ получения порошкового композита на основе меди с улучшенными прочностными характеристиками | |
CN107893165A (zh) | 石墨烯掺杂的镁合金结构件的制备方法 | |
CN106493372A (zh) | 纯钛废弃切屑循环处理的球磨‑弯曲通道挤压固化方法 | |
Raju et al. | Effect of reinforcement of nano Al2O3 on mechanical properties of Al2024 NMMCs | |
RU2542044C1 (ru) | Способ получения упрочненных сплавов на основе алюминия | |
CN102492863A (zh) | 一种高钨含量钨合金的电弧熔炼方法 | |
Dobrzański et al. | Mechanically milled aluminium matrix composites reinforced with halloysite nanotubes | |
RU2506335C1 (ru) | Металломатричный композит | |
US2749604A (en) | Production of metallic bodies | |
Cardoso et al. | Effect of Equal Channel Angular Pressing (ECAP) on microstructure and properties of Al-FeAlCr intermetallic phase composites | |
Gudimetla et al. | Effect of Back Pressure on the Consolidation Behaviour of Titanium Sponge Particles Processed by ECAP |