RU2681030C2 - Titanium-based alloy - Google Patents
Titanium-based alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681030C2 RU2681030C2 RU2017116689A RU2017116689A RU2681030C2 RU 2681030 C2 RU2681030 C2 RU 2681030C2 RU 2017116689 A RU2017116689 A RU 2017116689A RU 2017116689 A RU2017116689 A RU 2017116689A RU 2681030 C2 RU2681030 C2 RU 2681030C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- mpa
- titanium
- phase
- ultrasonic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к области ультразвуковых технологических систем различного назначения и может быть использовано для создания сплава для изготовления ультразвуковых электродов обладающих высоким ресурсом работы.The invention relates to the field of ultrasonic technological systems for various purposes and can be used to create an alloy for the manufacture of ultrasonic electrodes with a high service life.
Область техники известна из технического решения содержащего волновод, выполненный в виде стержня цилиндрической формы из титанового сплава. (Патент RU 45325, заявка 2005100674 от 11.01. 2003 г. МПК В24В 1/04). В данном техническом решении не указан состав сплава титана, из которого изготовлен волновод.The technical field is known from the technical solution containing a waveguide made in the form of a rod of a cylindrical shape from a titanium alloy. (Patent RU 45325, application 2005100674 dated January 11, 2003, IPC B24B 1/04). This technical solution does not indicate the composition of the titanium alloy from which the waveguide is made.
Известно техническое решение, в котором проведены исследования титанового сплава, для использования в качестве волноводов высокоамплитудных акустических систем. В данной работе исследовался промышленный сплав ПТ-3В (4,66 масс. % Al, 1,92 масс. % V) с исходной крупнозернистой структурой (200-400) мкм и ультромелкозернистой (УМЗ) структурой 0,37 мкм, полученной методом интенсивной пластической деформации - методом всестороннего прессования в интервале температур 1073-773 К. Данный сплав широко используется для изготовления акустических волноводов, ультразвуковых систем различного назначения. (Е.Н. Найденкин и др. «Титановый сплав ПТ-3В с ультрадисперсной структурой для волноводов высокоамплитудных акустических систем». Вопросы материаловедения, 2009 г. №4, стр15-19). Выполнено сравнительное исследование структуры, механических и акустических свойств сплава ПТ-3В в крупнокристаллическом и ультрамелкозернистом состояниях. Методом всестороннего прессования в титановом сплаве ПТ-3В была сформирована однородная ультрамелкозернистая структура со средним размером элементов зеренно-субзеренной структуры 0,37 мкм. В результате существенно повысились механические свойства исследуемого материала. Так, микротвердость ультрамелкозернистого сплава увеличивается примерно на 25%, а разрушение волноводов из этого материала происходит при подводимой мощности ультразвука в 1,5-2 раза большей по сравнению с волноводом из крупнозернистого сплава. Значительно увеличивается ресурс работы при многоцикловой нагрузке таких волноводов в условиях повышенной плотности мощности ультразвуковой системы. Данное техническое решение принято в качестве прототипа.A technical solution is known in which studies of a titanium alloy are carried out for use as high-amplitude acoustic systems as waveguides. In this work, we studied the industrial alloy PT-3V (4.66 wt.% Al, 1.92 wt.% V) with the initial coarse-grained structure (200-400) microns and ultrafine-grained (UFG) structure of 0.37 microns, obtained by the intensive plastic deformation - by comprehensive pressing in the temperature range 1073-773 K. This alloy is widely used for the manufacture of acoustic waveguides, ultrasonic systems for various purposes. (E.N. Naydenkin et al. “Titanium alloy PT-3V with an ultrafine structure for waveguides of high-amplitude acoustic systems.” Issues of Materials Science, 2009, No. 4, pp. 15-19). A comparative study of the structure, mechanical and acoustic properties of the PT-3V alloy in coarse-grained and ultrafine-grained states is carried out. By the method of comprehensive pressing in a PT-3V titanium alloy, a homogeneous ultrafine-grained structure with an average grain size of 0.37 μm of grain-subgrain structure was formed. As a result, the mechanical properties of the material under study significantly increased. Thus, the microhardness of an ultrafine-grained alloy increases by about 25%, and the destruction of waveguides from this material occurs when the input ultrasound power is 1.5-2 times greater compared to a coarse-grained alloy waveguide. Significantly increases the service life at a multi-cycle load of such waveguides under conditions of increased power density of the ultrasound system. This technical solution was made as a prototype.
Недостаток использования сплавов на основе титана ПТ-3В в качестве волновода заключается в недостаточном ресурсе работы в условиях повышенной частоты ультразвуковых колебаний (УЗК).The disadvantage of using alloys based on titanium PT-3V as a waveguide is the insufficient resource of work in conditions of an increased frequency of ultrasonic vibrations (ultrasonic testing).
Задачей заявляемого решения является повышение безопасности работы ультразвуковых волноводов, повышение качества выполняемых работ ультразвуковыми электродами обладающими повышенным ресурсом работы в области высокого ультрачастотного диапазона.The objective of the proposed solution is to increase the safety of ultrasonic waveguides, improving the quality of work performed by ultrasonic electrodes with an increased service life in the field of high ultra-frequency range.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в расширение ультрачастотного диапазона работы волновода в область более высоких частот.The technical result achieved in the process of solving the problem is to expand the ultra-frequency range of the waveguide to the region of higher frequencies.
Технический результат достигается сплавом на основе титана, содержащим алюминий, при этом дополнительно содержит молибден; цирконий; кремний; железо; кислород; углерод; водород; азот, при следующем соотношение компонентов, мас. %:The technical result is achieved by an alloy based on titanium containing aluminum, while additionally containing molybdenum; zirconium; silicon; iron; oxygen; carbon; hydrogen; nitrogen, in the following ratio of components, wt. %:
Алюминий 5,8-8,0Aluminum 5.8-8.0
Молибден 2,8-3,8Molybdenum 2.8-3.8
Цирконий 2,1-3,0Zirconium 2.1-3.0
Кремний 0,20-0,40Silicon 0.20-0.40
Железо ≤0,3Iron ≤0.3
Кислород ≤0,15Oxygen ≤0.15
Углерод ≤0,1Carbon ≤0.1
Водород ≤0,015Hydrogen ≤0.015
Азот ≤0,05Nitrogen ≤0.05
Титан остальное, имеет равномерную, мелкодисперсную микроструктуру с размером зерна (0,5-5,0) мкм, содержащую равноосную α-фазу в количестве (40-80)% в трансформированной β-матрице без наличия непрерывной сети α - фазы на границах β зерен. Кроме этого сплав имеет предел прочности на разрыв не менее 1200 МПа при соотношении параметров σ0,2/σB, не менее 0,9, где σ0,2 - предел текучести, МПа, σB - предел прочности, МПа.The rest of titanium has a uniform, finely dispersed microstructure with a grain size (0.5-5.0) microns, containing an equiaxed α phase in the amount of (40-80)% in the transformed β matrix without the presence of a continuous network of α phase at the boundaries of β grains. In addition, the alloy has a tensile strength of at least 1200 MPa with a parameter ratio of σ 0.2 / σ B , at least 0.9, where σ 0.2 is the yield strength, MPa, σ B is the tensile strength, MPa.
Традиционно упрочнение титановых сплавов достигается их легированием, термомеханической обработкой, т.е. за счет управления химическим составом и фазово-структурными превращениями. Новым эффективным способом повышения физико-механических свойств промышленных металлов и сплавов является создание в них ультрамелкозернистых (УМЗ) структур с использованием методов интенсивной пластической деформации (ИПД), которые позволяют достигать очень больших пластических деформаций при относительно низких температурах (обычно 0,3…0,4 Тпл, К) в условиях высоких приложенных давлений. (Валиев Р.З, Александров И.В. Наноструктурные материалы, подвергнутые интенсивной пластической деформации. М.: Логос, 2000. - 272 с.). Проведенные исследования (Малыгин Г.А. Физика твердого тела. 6 (49), стр. 961-982, 2007 г.) показывают, что получение ультрамелкозернистой структуры со средним размером зерна менее 1 мкм в конструкционных сплавах позволяет, с одной стороны, значительно повысить их характеристики прочности, сопротивление усталости, износостойкость, с другой стороны, практическое применение таких материалов сдерживает рядом недостатков, к которым в первую очередь следует отнести пониженную термостабильность, ударную вязкость, циклическую трещиностойкость, повышенную чувствительность к концентраторам напряжений, а также порообразование при циклических нагрузках в зоне наибольших напряжений (приповерхностной зоне).Hardening of titanium alloys is traditionally achieved by their alloying, thermomechanical treatment, i.e. by controlling the chemical composition and phase-structural transformations. A new effective way to increase the physicomechanical properties of industrial metals and alloys is to create ultrafine-grained (UFG) structures in them using intensive plastic deformation (IPD) methods that allow very high plastic deformations to be achieved at relatively low temperatures (usually 0.3 ... 0, 4 mp, K) under conditions of high applied pressures. (Valiev R.Z., Aleksandrov I.V. Nanostructured materials subjected to intense plastic deformation. M: Logos, 2000. - 272 p.). The studies performed (G. Malygin, Solid State Physics. 6 (49), pp. 961-982, 2007) show that the production of an ultrafine-grained structure with an average grain size of less than 1 μm in structural alloys allows, on the one hand, significantly to increase their strength characteristics, fatigue resistance, wear resistance, on the other hand, the practical use of such materials holds back a number of disadvantages, which include, first of all, reduced thermal stability, impact strength, cyclic crack resistance, and increased sensitivity to stress concentrators, as well as pore formation under cyclic loads in the zone of highest stresses (near-surface zone).
Расширение ультрачастотного диапазона работы волновода в область более высоких частот в предлагаемом сплаве для волноводов высокоамплитудных акустических систем достигается за счет создания разнозеренной структуры, имеющей повышенную сопротивляемость разрушению при циклических нагрузках изменяющихся с высокой частотой Сплав должен иметь не только УМЗ структуру, но данная структура должна максимально противостоять разрушению при воздействии на материал высокочастотных ультразвуковых колебаний.The expansion of the ultra-frequency range of the waveguide to higher frequencies in the proposed alloy for waveguides of high-amplitude acoustic systems is achieved by creating a multi-grain structure having increased fracture resistance under cyclic loads changing with a high frequency. The alloy should not only have a UFG structure, but this structure should withstand as much as possible destruction when exposed to high-frequency ultrasonic vibrations.
При разработке структуры сплава авторами были использованы основные положения механики разрушения твердых тел. Рассматривался механизм разрушения применительно к титановому сплаву имеющего различную структуру подвергаемого циклическим напряжениям сжатия и растяжения с высокой частотой. Прежде всего, необходимо отметить, что ультразвуковые колебания в волноводе создают зоны сжатия и растяжения, величина данных зон напряжений в материале зависит от параметров УЗК, частоты и амплитуды. Процесс разрушения волновода из титанового сплава в результате действия ультразвуковых колебаний многостадиен. Он начинается в дефектных местах кристаллической решетки, где имеются нарушения ее периодичности, и проходит последовательно следующие стадии: скопление дефектов, приводящее к локальной концентрации напряжений; образование зародышевых микротрещин, т.е. разрывов сплошностей кристаллической решетки в отдельных участках; развитие и объединение зародышевых микротрещин вплоть до образования магистральных трещин разрушения; разрушение волновода на несколько частей. Свойства структуры сплава должны быть такими, что бы максимально сопротивляться разрушения на каждой из указанных стадий.When developing the alloy structure, the authors used the basic principles of the mechanics of the destruction of solids. The fracture mechanism was considered as applied to a titanium alloy having a different structure, subjected to cyclic compressive and tensile stresses with a high frequency. First of all, it should be noted that ultrasonic vibrations in the waveguide create compression and tension zones, the magnitude of these stress zones in the material depends on the parameters of ultrasonic testing, frequency and amplitude. The process of destruction of a waveguide from a titanium alloy as a result of the action of ultrasonic vibrations is multi-stage. It begins in defective places in the crystal lattice, where there is a violation of its periodicity, and goes through the following stages sequentially: accumulation of defects, leading to a local stress concentration; germline microcracking, i.e. discontinuities of the crystal lattice in separate sections; development and unification of germinal microcracks up to the formation of main fracture cracks; destruction of the waveguide into several parts. The properties of the alloy structure must be such as to maximally resist destruction at each of these stages.
В прототипе исследовался сплав с исходной зернистость 200-400 мкм и сплав с ультромелкозернистой структурой, полученной методом интенсивной пластической деформации - методом всестороннего прессования в интервале температур 1073-773 К, зернистостью 0,37 мкм.In the prototype, an alloy with an initial grain size of 200-400 μm and an alloy with an ultrafine-grained structure obtained by the method of intensive plastic deformation — by comprehensive pressing in the temperature range 1073-773 K, with a grain size of 0.37 μm were studied.
Очевидно, что на стадии скопления дефектов, сплав с высокой зернистостью 200-400 мкм, имеющий больший размер кристаллитов, и больший размер границ между отдельными кристаллами будет противостоять УЗК лучше, чем сплав с УМЗ структурой имеющий значительно больше дефектов в структуре. Но стадия образования зародышевых микротрещин, т.е. разрывов сплошностей кристаллической решетки в отдельных участках, в сплаве с УМЗ структурой от действия ультразвуковых колебаний будет проходить значительной дольше, чем в сплавах имеющих большой размер зерна. Практически данная стадия и определяет работоспособность волновода. Это обусловлено способностью УМЗ структуры противостоять напряжениям, возникающим в материале при УЗК, микрообъемы которого периодически сжимаются и растягиваются. Чтобы получить разрыв сплошностей в крупнозернистом сплаве, размером 400 мкм, достаточно транскристаллитного разрушения одного крупного зерна, или интеркристаллитного разрушения границ двух зерен, тогда как в сплаве с УМЗ структурой для этого микроразрыву потребуется пройти 1000 зерен и межзеренных границ. Следовательно, и энергии на получение такого разрыва сплошностей потребуется в 1000 раз больше. Размеры разрывов сплошностей в крупнозернистом сплаве будут на два-три порядка больше, чем в сплаве с УМЗ структурой, а, следовательно, их подрастание до микротрещин и выход на поверхность будет происходить быстрее.It is obvious that at the stage of defect accumulation, an alloy with a high granularity of 200-400 μm, having a larger crystallite size, and a larger size of the boundaries between individual crystals will resist ultrasonic testing better than an alloy with an UFG structure having significantly more defects in the structure. But the stage of formation of germ microcracks, i.e. discontinuities in the lattice of the crystal lattice in individual sections in an alloy with an UFG structure due to the action of ultrasonic vibrations will take significantly longer than in alloys with a large grain size. In practice, this stage determines the operability of the waveguide. This is due to the ability of the UFG structure to withstand the stresses arising in the material during ultrasonic testing, the microvolumes of which are periodically compressed and stretched. In order to obtain a discontinuity gap in a coarse-grained alloy with a size of 400 μm, transcrystalline destruction of one coarse grain or intercrystalline destruction of the boundaries of two grains is sufficient, whereas in an alloy with UFG structure, 1000 grains and grain boundaries must be passed for this micro-fracture. Consequently, the energy required to obtain such a discontinuity gap will require 1000 times more. The sizes of discontinuities in a coarse-grained alloy will be two to three orders of magnitude larger than in an alloy with an UFG structure, and, therefore, their growth to microcracks and exit to the surface will occur faster.
Иной характер разрушения титанового сплава происходит в сплаве имеющем равномерную, мелкодисперсную микроструктуру с размером зерна (0,5-5,0) мкм, содержащую равноосную α-фазу в количестве (40-80)% в трансформированной β-матрице без наличия непрерывной сети α-фазы на границах β зерен.A different nature of the destruction of the titanium alloy occurs in the alloy having a uniform, finely dispersed microstructure with a grain size (0.5-5.0) μm, containing an equiaxed α-phase in the amount of (40-80)% in the transformed β-matrix without the presence of a continuous network α -phases at the boundaries of β grains.
На стадии скопления дефектов, в которой происходит увеличение локальной концентрации напряжений, сплав с разнозеренной структурой имеющий в структуре субмелкие и мелкие зерна будет противостоять значительно дольше, чем сплав, имеющий УМЗ структуру. Это объясняется тем, что структура сплава имеет меньшую дефектность. На второй стадии разрушения, зародившиеся микроразрывы на субмелких зернах, при своем подрастании будут тормозится на мелких зернах, в то время как на сплавах с УМЗ период торможения будет значительно меньше, так как зародившийся микроразрыв соизмерим с размером соседнего зерна. Наличие в структуре зерен с различным размером из различных фаз, имеющих различные параметры кристаллических решеток, будут создавать в сплаве границы зерен с различной степенью напряженности, что создаст дополнительное препятствие при развитии микротрещин. Таким образом, разнозернистая структура сплава имеет большую способность сопротивляться разрушению на каждой указанной ранее стадии механизма разрушения.At the stage of defect accumulation, in which an increase in the local stress concentration occurs, an alloy with a different-grain structure having sub-fine and fine grains in the structure will withstand much longer than an alloy having an UFG structure. This is due to the fact that the alloy structure has less defectiveness. At the second stage of fracture, the generated microfractures on sub-fine grains will be slowed down on fine grains during their growth, while on alloys with UFG the braking period will be much shorter, since the generated microfracture is commensurate with the size of the neighboring grain. The presence in the structure of grains with different sizes from different phases having different crystal lattice parameters will create grain boundaries in the alloy with different degrees of tension, which will create an additional obstacle in the development of microcracks. Thus, the grain structure of the alloy has a greater ability to resist fracture at each stage of the fracture mechanism indicated above.
Сплав имеет повышенную ударную вязкость и циклическую трещиностойкость, пониженную чувствительность к концентраторам напряжений, а также пониженное порообразование при циклических нагрузках в зоне наибольших напряжений. Такие свойства достигаются увеличением процентного содержания алюминия, а также замена ванадия молибденом, получением оптимального сочетания α и β стабилизирующих элементов в сплаве. Это позволяет увеличить прочность материала на 20% по сравнению с промышленным сплавом ПТ-3В, а также улучшить усталостные свойства. Увеличение прочности и улучшение усталостных свойств приводит к тому, что волновод может работать большее время и при более высоких нагрузках. С целью увеличения и стабилизации альфа-фазы, в сплав было добавлено относительно высокое количество алюминия, и 2,1-3% циркония. За счет добавления циркония происходит стабилизация альфа-фазы, что в свою очередь увеличивает прочность сплава и его сопротивление ползучести, что в конечном итоге приводит к увеличению срока службы волновода. Дополнительно цирконий улучшает коррозионную стойкость материала. Оптимальное содержание альфа- и бета-фазы также дает лучший контроль микроструктуры в процессе термомеханической обработки сплава, что позволяет получать сплавы для изготовления волноводов работающих на высоких частотах. Наличие однородной микроструктуры необходимо для получения равномерных акустических свойств по всему объему материала, что является одним из важнейших условий для производства волноводов.The alloy has increased impact strength and cyclic crack resistance, reduced sensitivity to stress concentrators, as well as reduced pore formation during cyclic loads in the zone of highest stresses. Such properties are achieved by increasing the percentage of aluminum, as well as replacing vanadium with molybdenum, obtaining the optimal combination of α and β stabilizing elements in the alloy. This allows you to increase the strength of the material by 20% compared with the industrial alloy PT-3V, as well as improve fatigue properties. The increase in strength and the improvement of fatigue properties leads to the fact that the waveguide can work longer and at higher loads. In order to increase and stabilize the alpha phase, a relatively high amount of aluminum and 2.1-3% zirconium were added to the alloy. Due to the addition of zirconium, the alpha phase is stabilized, which in turn increases the strength of the alloy and its creep resistance, which ultimately leads to an increase in the service life of the waveguide. Additionally, zirconium improves the corrosion resistance of the material. The optimal content of the alpha and beta phases also gives better control of the microstructure during thermomechanical processing of the alloy, which allows to obtain alloys for the manufacture of waveguides operating at high frequencies. The presence of a homogeneous microstructure is necessary to obtain uniform acoustic properties throughout the volume of the material, which is one of the most important conditions for the production of waveguides.
Сравнительные испытания.Comparative tests.
Был подготовлен образец ступенчатого волновода из заявляемого сплава с выходным диаметром 8 мм (по аналогии с прототипом). Параметры состава титанового сплава представлены в таблице 1.A sample of a stepwise waveguide was prepared from the inventive alloy with an output diameter of 8 mm (by analogy with the prototype). The composition parameters of the titanium alloy are presented in table 1.
Таблица 1Table 1
Были проведены испытания по определению предельного времени работы волновода до разрушения при тех же параметрах, что и в прототипе: частота 21 кГц, мощность 600 Вт. Колебания в образце возбуждались с помощью ультрозвуковых преобразователей. Образец из предлагаемого сплава не разрушился в течении 4 часов испытаний. Прототип при тех же условиях проработал всего лишь 1320 секунд (Е.Н. Найденкин и др. «Титановый сплав ПТ-3В с ультрадисперсной структурой для волноводов высокоамплитудных акустических систем». Вопросы материаловедения, 2009 г. №4, стр15-19). Данные испытания показывают, что предлагаемый сплав имеет значительно больший ресурс работы по сравнению с прототипом.Tests were conducted to determine the maximum operating time of the waveguide before failure at the same parameters as in the prototype: frequency 21 kHz, power 600 watts. Vibrations in the sample were excited using ultrasonic transducers. A sample of the proposed alloy was not destroyed within 4 hours of testing. Under the same conditions, the prototype worked for only 1320 seconds (E.N. Naydenkin et al. “Titanium alloy PT-3V with an ultrafine structure for waveguides of high-amplitude acoustic systems.” Issues of Materials Science, 2009, No. 4, pp. 15-19). These tests show that the proposed alloy has a significantly longer service life compared to the prototype.
Дале было подготовлено 5 заготовок с составом представленным в таблице 2.Dale was prepared 5 blanks with the composition shown in table 2.
В последствии каждая заготовка подвергалась ковке включающем этапы ковки при температуре выше температуры полного полиморфного превращения, и при температуре ниже полиморфного превращения, охлаждение заготовки после этапа ковки, при этом на первом этапе нагревают заготовку из титанового сплава до температуры выше температуры полного полиморфного превращения T1=Tβ+(40÷130)°C, где Тβ - температура фазового альфа-бета перехода, проводят ковку с деформацией при вращении заготовки вокруг своей оси последовательно по схеме 90°-45°-22°, проводят закалку заготовки в воду, на втором этапе нагревают заготовку из титанового сплава до температуры ниже полиморфного превращения T2=Tβ-(0÷60)°C, проводят ковку с деформацией при вращении заготовки вокруг своей оси последовательно по схеме 90°-45°-22°, проводят быстрое охлождение заготовки в воду, на третьем этапе нагревают заготовку из титанового сплава до температуры T1=Тβ+(40÷130)°С, проводят ковку с деформацией при вращении заготовки вокруг своей оси последовательно по схеме 90°-45°-22°, проводят закалку заготовки в воду, после третьего этапа ковки проводят разделение заготовки на две равные части по длине, на четвертом этапе проводят нагрев заготовки до температуры Т2=Тβ-(0÷60)°С, проводят ковку с деформацией, при повороте заготовки вокруг своей оси каждый раз на 90° и чередуя усилия ковки при каждом повороте, большие усилия на большей площади, меньшие усилия на меньшей площади, формируя из круглой заготовки прямоугольную заготовку, на пятом, на шестом, на седьмом, восьмом и девятом этапах нагревают заготовки до температуры Т2=Тβ-(0÷60)°С, проводят ковку с деформацией при повороте заготовки вокруг своей оси каждый раз на 90° и чередуя усилия ковки при каждом повороте, большие усилия на большей площади, меньшие усилия на меньшей площади. Полученный прямоугольный пруток подвергают обкатке поверности - проводят ковку при повороте заготовки на 22°, чтобы в итоге получить округлую поверхность. На последнем этапе заготовку подвергают отжигу при температуре 850 С в течении часа. Все заготовки обрабатывались по единому процессу. После этого определялись механические свойства и структура сплава. Результаты представлены в таблице 3.Subsequently, each billet was forged, including forging stages at a temperature above the temperature of complete polymorphic transformation, and at a temperature below the polymorphic transformation, cooling the workpiece after the forging stage, while at the first stage the titanium alloy billet is heated to a temperature above the temperature of complete polymorphic transformation T 1 = T β + (40 ÷ 130) ° C, where T β - temperature phase alpha-beta transition, forging is carried out with deformation of the workpiece during rotation about its axis for successively scheme 90 ° -45 ° -22 °, is carried out akalku billet in water, in the second stage the preform is heated titanium alloy to a temperature lower than the polymorphic transformation T 2 = T β - (0 ÷ 60) ° C, forging is carried out with deformation of the workpiece during rotation about its axis for successively Scheme 90 ° -45 ° -22 °, carry out rapid cooling of the workpiece in water, at the third stage heat the workpiece from titanium alloy to a temperature T 1 = T β + (40 ÷ 130) ° C, conduct forging with deformation when the workpiece is rotated around its axis in series according to the 90 ° scheme -45 ° -22 °, carry out the quenching of the workpiece in water, after the third stage of for and separation was carried out blank into two equal parts along the length, in the fourth step is carried out heating the preform to a temperature T 2 = T β - (0 ÷ 60) ° C, is carried out forging with deformation, when rotating the workpiece about its axis each time by 90 ° and alternating forging efforts at each turn, greater efforts on a larger area, less efforts on a smaller area, forming a rectangular blank from a round billet, at the fifth, sixth, seventh, eighth and ninth stages, the billets are heated to a temperature of T 2 = T β - ( 0 ÷ 60) ° С, forging with deformation is carried out when turning for otovki on its axis once every 90 ° and alternating efforts of forging at every turn, a lot of effort over a larger area, less effort on a smaller area. The resulting rectangular bar is subjected to a rolling test - forging is carried out when the workpiece is rotated by 22 °, in order to finally obtain a rounded surface. At the last stage, the billet is annealed at a temperature of 850 C for one hour. All blanks were processed in a single process. After that, the mechanical properties and structure of the alloy were determined. The results are presented in table 3.
Были изготовлены волноводы и проводились испытания в производственных условиях на ультрозвуковом сварочном аппарате USP750. Использовались следующие режимы: сила прижатия 750 Н, частота 35 kHz, мощность 1 кВт. Таким образом был определен оптимальный состав титанового сплава для волноводов. Результаты испытаний представлены в таблице 4.Waveguides were manufactured and tests were conducted under production conditions on a USP750 ultrasonic welding machine. The following modes were used: pressing force 750 N, frequency 35 kHz, power 1 kW. Thus, the optimal composition of the titanium alloy for waveguides was determined. The test results are presented in table 4.
Сваривали пластмассу, материал отлично сваривается. После 9 месяцев работы сварочного оборудования, провели ультрозвуковой контроль волновода по стандарту AMS 2631 класс АА. Дефекты не обнаружены, что подтверждает высокий ресурс работы волновода. Предлагаемый титановый сплав химического состава при сохранении мелкодисперсной микроструктуры позволяет значительно увеличить ресурс работы волновода.Welded plastic, the material is perfectly welded. After 9 months of operation of the welding equipment, we conducted ultrasonic inspection of the waveguide according to the standard AMS 2631 class AA. No defects were detected, which confirms the high service life of the waveguide. The proposed titanium alloy with a chemical composition while maintaining a finely dispersed microstructure can significantly increase the life of the waveguide.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116689A RU2681030C2 (en) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | Titanium-based alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116689A RU2681030C2 (en) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | Titanium-based alloy |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017116689A RU2017116689A (en) | 2018-11-14 |
| RU2017116689A3 RU2017116689A3 (en) | 2018-11-14 |
| RU2681030C2 true RU2681030C2 (en) | 2019-03-01 |
Family
ID=64317040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017116689A RU2681030C2 (en) | 2017-05-12 | 2017-05-12 | Titanium-based alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2681030C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2893864A (en) * | 1958-02-04 | 1959-07-07 | Harris Geoffrey Thomas | Titanium base alloys |
| RU2175992C1 (en) * | 2000-05-24 | 2001-11-20 | Государственое предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Titanium based alloy and product manufactured therefrom |
| DE102006031469A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Wickeder Westfalenstahl Gmbh | Method for producing a component from a titanium flat product for high-temperature applications |
| US20140338795A1 (en) * | 2011-11-10 | 2014-11-20 | Institut National Des Sciences Appliquees De Rennes | Method for manufacturing a titanium alloy for biomedical devices |
| CN104232993B (en) * | 2014-04-15 | 2017-03-08 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | A kind of high-performance TC11 pipe and preparation method thereof |
-
2017
- 2017-05-12 RU RU2017116689A patent/RU2681030C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2893864A (en) * | 1958-02-04 | 1959-07-07 | Harris Geoffrey Thomas | Titanium base alloys |
| RU2175992C1 (en) * | 2000-05-24 | 2001-11-20 | Государственое предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Titanium based alloy and product manufactured therefrom |
| DE102006031469A1 (en) * | 2006-07-05 | 2008-01-10 | Wickeder Westfalenstahl Gmbh | Method for producing a component from a titanium flat product for high-temperature applications |
| US20140338795A1 (en) * | 2011-11-10 | 2014-11-20 | Institut National Des Sciences Appliquees De Rennes | Method for manufacturing a titanium alloy for biomedical devices |
| CN104232993B (en) * | 2014-04-15 | 2017-03-08 | 宁夏东方钽业股份有限公司 | A kind of high-performance TC11 pipe and preparation method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017116689A (en) | 2018-11-14 |
| RU2017116689A3 (en) | 2018-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2681033C2 (en) | Method for producing titanium alloy billets for products experiencing variable mechanical loads | |
| İpekoğlu et al. | Investigation into the influence of post-weld heat treatment on the friction stir welded AA6061 Al-alloy plates with different temper conditions | |
| Chung et al. | Improvement of high-cycle fatigue life in a 6061 Al alloy produced by equal channel angular pressing | |
| Galiyev et al. | Continuous dynamic recrystallization in magnesium alloy | |
| Mukai et al. | Dynamic mechanical properties of a near-nano aluminum alloy processed by equal-channel-angular-extrusion | |
| Ji et al. | Linear friction welding of Ti–5Al–2Sn–2Zr–4Mo–4Cr alloy with dissimilar microstructure | |
| Branco et al. | Effect of tensile pre-strain on low-cycle fatigue behaviour of 7050-T6 aluminium alloy | |
| Höppel et al. | Influence of grain size and precipitates on the fatigue lives and deformation mechanisms in the VHCF-regime | |
| Huang et al. | Effect of microstructure on torsion properties of Ti–5Al–5Mo–5V–3Cr–1Zr alloy | |
| Berndt et al. | Microstructure and mechanical properties of an AA6060 aluminum alloy after cold and warm extrusion | |
| Pilchak et al. | The effect of friction stir processing on the mechanical properties of investment cast and hot isostatically pressed Ti-6Al-4V | |
| RU2664346C1 (en) | Method for producing titanium alloy billets for products experiencing variable mechanical loads | |
| Yang et al. | Strain-controlled low-cycle fatigue behavior of friction stir-welded AZ31 magnesium alloy | |
| Zhang et al. | Effect of microstructure on the tensile properties and impact toughness of TC21G titanium alloy | |
| Shen et al. | Correlating macrohardness and tensile behavior in discontinuously reinforced metal matrix composites | |
| Gao et al. | Comparison of tensile damage evolution in Ti6A14V joints between laser beam welding and gas tungsten arc welding | |
| RU2681030C2 (en) | Titanium-based alloy | |
| RU2675673C2 (en) | Titanium-based alloy | |
| Yadav et al. | Influence of short heat-treatment on microstructural and mechanical inhomogeneity of constrained groove pressed Cu-Zn alloy | |
| RU2691787C2 (en) | Titanium-based alloy | |
| RU2691692C2 (en) | Titanium-based alloy | |
| Senthilkumar et al. | Post weld heat treatment of continuous drive friction welded AA6061/SiC/graphite hybrid composites—an investigation | |
| RU2691690C2 (en) | Titanium alloy and the method of manufacturing the casing for products that experience cyclic loads | |
| Yates | The effect of microstructure on mechanical properties in inertia welded titanium 6-4 | |
| Mishra et al. | Ratcheting fatigue of modified 9Cr-1Mo steel and Inconel alloy 617 at ambient temperature: Effect of uniform plastic strain |