RU2760017C2 - Титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга - Google Patents

Титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга Download PDF

Info

Publication number
RU2760017C2
RU2760017C2 RU2018111187A RU2018111187A RU2760017C2 RU 2760017 C2 RU2760017 C2 RU 2760017C2 RU 2018111187 A RU2018111187 A RU 2018111187A RU 2018111187 A RU2018111187 A RU 2018111187A RU 2760017 C2 RU2760017 C2 RU 2760017C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
temperature
thixoforming
alloy
cobalt
Prior art date
Application number
RU2018111187A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2018111187A (ru
RU2018111187A3 (ru
Inventor
Рубенс КАРАМ ДЖР.
Кайо Ниицу КАМПО
Кео ШОССЕ ДЕ ФРЕТА
Катрин Дж. ПЭРРИШ
Original Assignee
Зе Боинг Компани
Универсидаде Эстадуал Де Кампинас - Уникамп
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Зе Боинг Компани, Универсидаде Эстадуал Де Кампинас - Уникамп filed Critical Зе Боинг Компани
Publication of RU2018111187A publication Critical patent/RU2018111187A/ru
Publication of RU2018111187A3 publication Critical patent/RU2018111187A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2760017C2 publication Critical patent/RU2760017C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/007—Semi-solid pressure die casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/12—Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase
    • 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
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к металлургии, в частности к тиксоформингу титановых сплавов. Способ получения изделия из титанового сплава с помощью тиксоформинга включает нагрев массы титанового сплава, содержащего, мас.%: кобальт 5-27, остальное - титан, до температуры тиксоформинга, при этом указанная температура тиксоформинга находится между температурой солидуса указанного титанового сплава и температурой ликвидуса указанного титанового сплава, где разница между температурой солидуса и температурой ликвидуса составляет по меньшей мере 50°C; выдерживание указанной массы при указанной температуре тиксоформинга по меньшей мере в течение 60 с; формирование указанной массы в указанное изделие при указанной температуре тиксоформинга. Снижается реакционная способность титановых сплавов из-за понижения температуры формирования изделия. Обеспечивается возможность получения изделий сложной формы. 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 7 табл., 5 пр.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001]. Настоящая заявка относится к титановым сплавам и, более конкретно, к тиксоформингу титановых сплавов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002]. Титановые сплавы обладают высоким пределом прочности на растяжение в широком диапазоне температур, но имеют при этом достаточно легкий вес. Кроме того, титановые сплавы являются устойчивыми к коррозии. Таким образом, титановые сплавы используют в различных ответственных отраслях применения, например в качестве компонентов летательных аппаратов, медицинских устройств и т.п.
[003]. Процесс пластического формования титановых сплавов является дорогостоящим. Необходимо, чтобы оборудование, которое требуется для пластического формования титановых сплавов, выдерживало большие нагрузки во время деформации. Таким образом, оборудование для пластического формования титановых сплавов является дорогим в производстве и сложным в обслуживании из-за высокой степени износа. Кроме того, при пластическом формовании титановых сплавов сложные геометрические формы может быть трудно получить. Таким образом, для получения желаемой формы конечного продукта часто требуется по существу дополнительная машинная обработка, тем самым дополнительно увеличивая стоимость.
[004]. Литье является общедоступной альтернативой для получения продуктов из титановых сплавов с более сложными формами. Однако литье титановых сплавов усложняется высокими температурами их плавления, а также повышенной реакционной способностью расплавленных титановых сплавов с формовочными материалами и окружающим кислородом.
[005]. Соответственно, титановые сплавы являются одними из наиболее сложных металлов для обработки экономически эффективным способом. Таким образом, специалисты в области техники продолжают исследования и прилагают усилия для разработки титановых сплавов.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[006]. В одном варианте осуществления предложенный титановый сплав содержит титан и от приблизительно 5 до приблизительно 27 процентов по массе кобальта.
[007]. В другом варианте осуществления предложенный титановый сплав состоит по существу из приблизительно 5 до приблизительно 27 процентов по массе кобальта и остальное титан.
[008]. В еще одном другом варианте осуществления предложенный титановый сплав состоит по существу из приблизительно 13 до приблизительно 27 процентов по массе кобальта и остальное титан.
[009]. В одном варианте осуществления предложенный способ получения металлического изделия включает этапы (1) нагрева массы титанового сплава до температуры тиксоформинга, при этом температура тиксоформинга находится между температурой солидуса титанового сплава и температурой ликвидуса титанового сплава, а титановый сплав содержит кобальт и титан; и (2) формирования массы в металлическое изделие во время нахождения массы при температуре тиксоформинга.
[0010]. В другом варианте осуществления предложенный способ получения металлического изделия включает этапы (1) нагрева массы титанового сплава до температуры тиксоформинга, при этом температура тиксоформинга находится между температурой солидуса титанового сплава и температурой ликвидуса титанового сплава, а титановый сплав содержит от приблизительно 5 до приблизительно 27 процентов по массе кобальта и остальное титан; и (2) формирования массы в металлическое изделие во время нахождения массы при температуре тиксоформинга.
[0011]. Другие варианты осуществления предложенного титано-кобальтового сплава и соответствующего способа тиксоформинга станут очевидны из приведенного ниже подробного описания, прилагаемых чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0012]. На фиг. 1 показана фазовая диаграмма титано-кобальтового сплава;
[0013]. На фиг. 2А и 2В для четырех примеров титановых сплавов показаны графики жидкой фракции в зависимости от температуры, полученных в равновесных условиях (фиг. 2А) и в условиях модели Шейла (фиг. 2В);
[0014]. На фиг. 3А, 3В, 3С и 3D показаны фотографические изображения, показывающие изменения микроструктуры в зависимости от времени (при выдержке при 1060°С) для четырех примеров титановых сплавов, более конкретно Ti-17,5Co (фиг. 3А), Ti-18,5Co (фиг. 3В), Ti-19,5Co (фиг. 3С) и Ti-20.5Co (фиг. 3D);
[0015]. На фиг. 4 показана функциональная схема, показывающая один вариант осуществления предложенного способа изготовления металлического изделия;
[0016]. На фиг. 5 показана функциональная схема изготовления и методологии обслуживания воздушного судна; и
[0017]. На фиг. 6 показана блок-схема воздушного судна.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018]. Раскрыт титано-кобальтовый сплав. При управлении допустимыми пределами по составу добавок кобальта в предложенном титано-кобальтовом сплаве как раскрыто в настоящем документе, получаемый в результате титано-кобальтовый сплав может быть особенно подходящим для использования в изготовлении металлических изделий с помощью тиксоформинга.
[0019]. Будучи не ограниченными какой-либо конкретной теорией, считается, что титано-кобальтовые сплавы особенно подходят для использования в изготовлении металлических изделий с помощью тиксоформинга, поскольку титано-кобальтовые сплавы имеют широкий диапазон затвердевания. Использованный в настоящем описании термин «диапазон затвердевания» относится к разнице (ΔT) между температурой солидуса и температурой ликвидуса титано-кобальтового сплава, и в большой степени зависит от состава сплава. В одном примере диапазон затвердевания предложенных титано-кобальтовых сплавов может быть по меньшей мере приблизительно 50°С. В другом примере диапазон затвердевания предложенных титано-кобальтовых сплавов может быть по меньшей мере приблизительно 100°С. В еще одном примере диапазон затвердевания предложенных титано-кобальтовых сплавов may может быть по меньшей мере приблизительно 150°С. В еще одном примере диапазон затвердевания предложенного титано-кобальтового кобальтовых сплавов может быть по меньшей мере приблизительно 200°С. В еще одном примере диапазон затвердевания предложенных титано-кобальтовых сплавов может быть по меньшей мере приблизительно 250°С. В еще одном примере диапазон затвердевания предложенных титано-кобальтовых сплавов может быть по меньшей мере приблизительно 300°С.
[0020]. Титано-кобальтовые сплавы обретают способность к тиксоформингу при нагревании до температуры между температурой солидуса и температурой ликвидуса титано-кобальтового сплава. Однако преимущества тиксоформинга ограничиваются, когда жидкой фракции титано-кобальтового сплава становится слишком много (обработка становится подобной литью) или слишком мало (обработка становится подобной пластическому формированию металла). Таким образом, может быть преимущественным осуществлять тиксоформинг, когда жидкая фракция титано-кобальтового сплава находится между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами.
[0021]. Будучи не ограниченными какой-либо конкретной теорией, дополнительно считается, что титано-кобальтовые сплавы подходят для использования в изготовлении металлических изделий с помощью тиксоформинга, поскольку титано-кобальтовые сплавы содержат жидкую фракцию между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами при температурах значительно ниже температур разливки обычных титановых сплавов. Согласно одной идее, титано-кобальтовые сплавы содержат жидкую фракцию между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами при температуре менее чем 1200°С. Согласно другой идее, титано-кобальтовые сплавы содержат жидкую фракцию между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами при температуре менее чем 1150°С. Согласно другой идее, титано-кобальтовые сплавы содержат жидкую фракцию между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами при температуре менее чем 1100°С. Согласно другой идее, титано-кобальтовые сплавы содержат жидкую фракцию между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами при температуре менее чем 1050°С. Согласно еще одной другой идее, титано-кобальтовые сплавы содержат жидкую фракцию между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами при температуре приблизительно 1025°С.
[0022]. В одном варианте осуществления предложенный титано-кобальтовый сплав имеет состав, показанный в таблице 1.
Figure 00000001
[0023].Таким образом, титано-кобальтовый сплав может состоять из (или состоять по существу из титана (Ti) и кобальта (Со).
[0024]. Специалисту в области техники будет понятно, что различные примеси, которые по существу не влияют на физические свойства предложенного титано-кобальтового сплава, также могут присутствовать, и присутствие таких примесей не приведет в результате к отступлению от объема настоящего раскрытия. Например, содержанием примесей в предложенном титано-кобальтовом сплаве можно управлять, как показано в таблице 2.
Figure 00000002
[0025]. Будучи не ограниченными какой-либо конкретной теорией, считается, что добавление кобальта немного увеличивает твердость непосредственно после отливки и ковочного сплава, и способствует способности к тиксоформингу предложенного титано-кобальтового сплава.
[0026]. Как показано в таблице 1, допустимые пределы добавок кобальта по составу к титано-кобальтовому сплаву находятся в диапазоне от приблизительно 5 процентов по массе до приблизительно 27 процентов по массе. В одном варианте, допустимые пределы добавок кобальта по составу находятся в диапазоне от приблизительно 10 процентов по массе до приблизительно 27 процентов по массе. В другом варианте, допустимые пределы добавок кобальта по составу находятся в диапазоне от приблизительно 13 процентов по массе до приблизительно 27 процентов по массе. В другом варианте, допустимые пределы добавок кобальта по составу находятся в диапазоне от приблизительно 15 процентов по массе до приблизительно 25 процентов по массе. В другом варианте, допустимые пределы добавок кобальта по составу находятся в диапазоне от приблизительно 17 процентов по массе до приблизительно 23 процентов по массе. В еще одном другом варианте, допустимые пределы добавок кобальта по составу находятся в диапазоне от приблизительно 17 процентов по массе до приблизительно 21 процентов по массе.
[0027]. Пример 1
[0028]. (Ti-13-27Co)
[0029]. Один общий неограничивающий пример предложенного титано-кобальтового сплава имеет состав, показанный в таблице 3.
Figure 00000003
[0030]. Как показано на фазовой диаграмме согласно фиг. 1, более конкретно на заштрихованной области фиг. 1, предложенный сплав Ti-13-27Co имеет относительно низкую температуру солидус (приблизительно 1015°С) и относительно широкий диапазон затвердевания. Таким образом, предложенный сплав Ti-13-27Co особенно подходит для тиксоформинга.
[0031]. Пример 2
[0032]. (Ti-17.5Co)
[0033]. Один конкретный неограничивающий пример предложенного титано-кобальтового сплава имеет следующий номинальный состав:
[0034]. Ti-17.5Co
[0035]. и измеренный состав, показанный в таблице 4.
Figure 00000004
[0036]. Оборудование торговой марки PANDAT™ (версия 2014 2.0) от фирмы CompuTherm LLC, Миддлтон, Висконсин, использовалось для получения данных зависимости жидкой фракции от температуры для предложенного сплава Ti-17.5Со как в равновесных условиях, так и в условиях модели Шейла. Результаты показаны на фиг. 2А (равновесные условия) и 2В (условия модели Шейла). На основании данных согласно фиг. 2А (равновесные условия), предложенный сплав Ti-17.5Co имеет температуру солидус приблизительно 1015°С и температуру ликвидус приблизительно 1350°С с диапазоном затвердевания приблизительно 335°С.
[0037]. Как показано на фиг. 3А, предложенный сплав Ti-17.5Co нагревали до 1060°С - температура между температурами солидуса и ликвидуса (т.е. температура тиксоформинга) - и микрофотографии были сделаны через 0 секунд, 60 секунд, 300 секунд и 600 секунд. Микрофотографии показывают, как глобулярная микроструктура предложенного сплава Ti-17.5Co при 1060°С становится еще более глобулярной с течением времени. Таким образом, предложенный сплав Ti-17.5Co особенно подходит для тиксоформинга.
[0038]. Пример 3
[0039]. (Ti-18.5Co)
[0040]. Другой конкретный неограничивающий пример предложенного титано-кобальтового сплава имеет следующий номинальный состав:
[0041]. Ti-18.5Co
[0042]. и измеренный состав, показанный в таблице 5.
Figure 00000005
Figure 00000006
[0043]. Оборудование торговой марки PANDAT™ (версия 2014 2.0) использовалось для получения данных зависимости жидкой фракции от температуры для предложенного сплава Ti-18.5Со как в равновесных условиях, так и в условиях модели Шейла. Результаты показаны на фиг. 2А (равновесные условия) и 2В (условия модели Шейла). На основании данных согласно фиг. 2А (равновесные условия), предложенный сплав Ti-18.5Co имеет температуру солидус приблизительно 1015°С и температуру ликвидус приблизительно 1321°С с диапазоном затвердевания приблизительно 306°С.
[0044]. Как показано на фиг. 3В, предложенный сплав Ti-18,5Co нагревали до 1060°С - температура между температурами солидуса и ликвидуса (т.е. температура тиксоформинга) - и микрофотографии были сделаны через 0 секунд, 60 секунд, 300 секунд и 600 секунд. Микрофотографии показывают, как глобулярная микроструктура предложенного сплава Ti-18,5Co при 1060°С становится еще более глобулярной с течением времени. Таким образом, предложенный сплав Ti-18,5Co особенно подходит для тиксоформинга.
[0045]. Пример 4
[0046]. (Ti-19.5Co)
[0047]. Другой конкретный неограничивающий пример предложенного титано-кобальтового сплава имеет следующий номинальный состав:
[0048]. Ti-19.5Co
[0049]. и измеренный состав, показанный в таблице 6.
Figure 00000007
Figure 00000008
[0050]. Оборудование торговой марки PANDAT™ (версия 2014 2.0) использовалось для получения данных зависимости жидкой фракции от температуры для предложенного сплава Ti-19.5Co как в равновесных условиях, так и в условиях модели Шейла. Результаты показаны на фиг. 2А (равновесные условия) и 2В (условия модели Шейла). На основании данных согласно фиг. 2А (равновесные условия), предложенный сплав Ti-19.5Co имеет температуру солидус приблизительно 1015°С и температуру ликвидус приблизительно 1291°С с диапазоном затвердевания приблизительно 276°С.
[0051]. Как показано на фиг. 3С, предложенный сплав Ti-19.5Co нагревали до 1,060°С - температура между температурами солидуса и ликвидуса (т.е. температура тиксоформинга) - и микрофотографии были сделаны через 0 секунд, 60 секунд, 300 секунд и 600 секунд. Микрофотографии показывают, как глобулярная микроструктура предложенного сплава Ti-19.5Co при 1060°С становится еще более глобулярной с течением времени. Таким образом, предложенный сплав Ti-19,5Co особенно подходит для тиксоформинга.
[0052]. Пример 5
[0053]. (Ti-20.5Co)
[0054]. Другой конкретный неограничивающий пример предложенного титано-кобальтового сплава имеет следующий номинальный состав:
[0055]. Ti-20.5Co
[0056]. и измеренный состав, показанный в таблице 7.
Figure 00000009
[0057]. Оборудование торговой марки PANDAT™ (версия 2014 2.0) использовалось для получения данных зависимости жидкой фракции от температуры для предложенного сплава Ti-20.5Co как в равновесных условиях, так и в условиях модели Шейла. Результаты показаны на фиг. 2А (равновесные условия) и 2В (условия модели Шейла). На основании данных согласно фиг. 2А (равновесные условия), предложенный сплав Ti-20.5Co имеет температуру солидус приблизительно 1015°С и температуру ликвидус приблизительно 1259°С с диапазоном затвердевания приблизительно 244°С.
[0058]. Как показано на фиг. 3D, предложенный сплав Ti-20.5Co нагревали до 1,060°С - температура между температурами солидуса и ликвидуса (т.е. температура тиксоформинга) - и микрофотографии были сделаны через 0 секунд, 60 секунд, 300 секунд и 600 секунд. Микрофотографии показывают, как глобулярная микроструктура предложенного сплава Ti-20.5Co при 1060°С становится еще более глобулярной с течением времени. Таким образом, предложенный сплав Ti-20.5Co особенно подходит для тиксоформинга.
[0059]. Соответственно, раскрыты подходящие для тиксоформинга титано-кобальтовые сплавы. Также раскрыты способы получения металлического изделия, в частности изделия из титанового сплава с помощью тиксоформинга.
[0060]. Далее, как показано на фиг. 4, один вариант осуществления предложенного способа изготовления металлического изделия, в целом обозначенного цифрой 10, может начинаться в блоке 12 с выбора титанового сплава для использования в качестве начального материала. Выбор титанового сплава (блок 12) может включать выбор титано-кобальтового сплава с составом, показанным в таблице 1 выше.
[0061]. В этом случае, специалисту в области техники будет понятно, что выбор титанового сплава (блок 12) может включать выбор коммерчески доступного титанового сплава или, в альтернативном варианте осуществления не доступного коммерчески титанового сплава. В случае не доступного коммерчески титанового сплава, титановые сплавы могут быть созданы специально для использования в предложенном способе 10.
[0062]. Как раскрыто в настоящем документе, диапазон затвердевания может быть одним из факторов, который необходимо учитывать при выборе (блок 12) титанового сплава. Например, выбор титанового сплава (блок 12) может включать выбор титано-кобальтового сплава, имеющего диапазон затвердевания по меньшей мере 50°С, например по меньшей мере 100°С, или по меньшей мере 150°С, или по меньшей мере 200°С, или по меньшей мере 250°С, или по меньшей мере 300°С.
[0063]. Также в настоящем документе раскрыто, что температура, при которой обеспечивается жидкая фракция между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами, может быть другим фактором, который необходимо учитывать при выборе (блок 12) титанового сплава. Например, выбор титанового сплава (блок 12) может включать выбор титано-кобальтового сплава, в котором жидкая фракция содержится между приблизительно 30 процентами и приблизительно 50 процентами при температуре менее чем 1200°С, например при температуре менее чем 1150°С, или при температуре менее чем 1100°С, или при температуре менее чем 1,050°С.
[0064]. В блоке 14 масса титанового сплава может быть нагрета до температуры тиксоформинга (т.е. температуры между температурами солидуса и ликвидуса титанового сплава). В одном конкретном варианте реализации, масса титанового сплава может быть нагрета до конкретной температуры тиксоформинга, причем для получения необходимого количества жидкой фракции в массе титанового сплава может быть выбрана конкретная температура тиксоформинга. В одном примере, необходимое количество жидкой фракции может составлять от приблизительно 10 процентов до приблизительно 70 процентов. В другом примере, необходимое количество жидкой фракции может составлять от приблизительно 20 процентов до приблизительно 60 процентов. В еще одном примере, необходимое количество жидкой фракции может составлять от приблизительно 30 процентов до приблизительно 50 процентов.
[0065]. В блоке 16 масса титанового сплава при необходимости может выдерживаться при температуре тиксоформинга в течение заранее заданного минимального количества времени до обработки на следующем этапе (блок 18). В одном примере, заранее заданное минимальное количество времени может составлять приблизительно 10 секунд. В другом примере, заранее заданное минимальное количество времени может составлять приблизительно 30 секунд. В еще одном примере, заранее заданное минимальное количество времени может составлять приблизительно 60 секунд. В еще одном примере, заранее заданное минимальное количество времени может составлять приблизительно 300 секунд. В еще одном примере, заранее заданное минимальное количество времени может составлять приблизительно 600 секунд.
[0066]. В блоке 18 может быть осуществлено формирование массы титанового сплава в металлическое изделие во время, пока масса находится при температуре тиксоформинга.
Могут быть использованы различные технологии формирования, такие как, без ограничения литье или формование.
[0067]. Соответственно, титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга могут упростить изготовление окончательных (или близких к окончательной форме) изделий из титановых сплавов при температурах, которые значительно ниже температур разливки обычного титана, и без необходимости в сложной/дорогой оснастке, как правило связанной с пластическим формированием титановых сплавов. Таким образом, титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга могут значительно снизить стоимость изготовления изделий из титанового сплава.
[0068]. Примеры настоящего раскрытия можно описать в контексте способа 100 производства и технического обслуживания воздушных судов, как показано на фиг. 5, и воздушного судна 102, как показано на фиг. 6. Во время предсерийного производства способ 100 производства и технического обслуживания воздушного судна может включать спецификацию и проектирование 104 воздушного судна 102 и материальное снабжение 106. Во время производства происходит изготовление 108 комплектующих деталей/сборочных узлов и интеграция 110 систем воздушного судна 102. После этого воздушное судно 102 может пройти процедуру сертификации и доставки 112 для введения в эксплуатацию 114. При эксплуатации покупателем для воздушного судна 102 составляют график регулярного технического обеспечения и обслуживания 116, который также может включать модификацию, перестройку, переоборудование и т.п.
[0069]. Каждый из указанных процессов предложенного способа 100 можно осуществить или выполнить с помощью системного интегратора, сторонней организации и/или оператора (например, покупателя). Для целей настоящего описания системный интегратор может без ограничения включать любое количество самолетостроительных предприятий и субподрядчиков для производства основных систем; сторонняя организация может без ограничения включать любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; и оператор может представлять собой авиакомпанию, лизинговую компанию, военные власти, организацию технического обслуживания и т.п.
[0070]. Как показано на фиг. 6, воздушное судно 102, произведенное согласно типичному способу 100, может содержать корпус 118 с множеством систем 120 и внутреннюю часть 122. Примеры множества систем 120 могут включать одну или более силовую установку 124, электрическую систему 126, гидравлическую систему 128 и систему 130 жизнеобеспечения. Может быть включено любое количество других систем.
[0071]. Титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга можно использовать во время одного или более этапов способа 100 производства и технического обслуживания воздушного судна. В одном из примеров, комплектующие детали и сборочные узлы, соответствующие изготовлению 108 комплектующих деталей/сборочных узлов, интеграции 110 систем и/или техническому обеспечению и обслуживанию 116, могут быть произведены или изготовлены с использованием титано-кобальтового сплава и соответствующего способа тиксоформинга. В другом примере корпус 118 воздушного судна может быть изготовлен с использованием титано-кобальтового сплава и соответствующего способа тиксоформинга. Также один или более примеров устройств, способа или их комбинации могут использоваться при изготовлении 108 комплектующих деталей/сборочных узлов и интеграции 110 систем, например, путем ускорения сборки или уменьшения затрат на воздушное судно 102, например корпуса 118 воздушного судна и/или внутренней части 122. Аналогично, один или более примеров устройств, способа или их комбинации могут использоваться при введении воздушного судна 102 в эксплуатацию, например и без ограничения, для технического обеспечения и обслуживания 116.
[0072]. Титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга описаны применительно к воздушному судну; однако специалист в области техники легко поймет, что титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга можно использовать в различных отраслях применения. Например, титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга можно использовать в любом типе транспортного средства, включая, например, вертолеты, пассажирские суда, автомобили, изделия для морского флота (лодки, моторы и т.п.) и тому подобное. Также возможно применение не только для транспортных средств, например в медицине.
[0073]. Хотя в настоящем документе были продемонстрированы и описаны различные варианты осуществления предложенного титано-кобальтового сплава и соответствующего способа тиксоформинга, после прочтения описания настоящего изобретения специалисты в данной области техники могут придумать другие модификации. Настоящая заявка включает такие модификации и ограничена только объемом формулы изобретения.

Claims (11)

1. Способ получения изделия из титанового сплава с помощью тиксоформинга, включающий:
нагрев массы титанового сплава, содержащего, мас.%: кобальт 5-27, остальное - титан, до температуры тиксоформинга, при этом указанная температура тиксоформинга находится между температурой солидуса указанного титанового сплава и температурой ликвидуса указанного титанового сплава, где разница между температурой солидуса и температурой ликвидуса составляет по меньшей мере 50°C;
выдерживание указанной массы при указанной температуре тиксоформинга по меньшей мере в течение 60 с;
формирование указанной массы в указанное изделие при указанной температуре тиксоформинга.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдерживание указанной массы при указанной температуре тиксоформинга составляет по меньшей мере 600 с.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что разница между температурой солидуса и температурой ликвидуса составляет по меньшей мере 200°C.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что разница между температурой солидуса и температурой ликвидуса составляет по меньшей мере 250°C.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что при температуре менее чем 1200°C указанный титановый сплав содержит жидкую фракцию в количестве от 30% до 50%.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что при температуре менее чем 1100°C указанный титановый сплав содержит жидкую фракцию в количестве от 30% до 50%.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что кобальт присутствует в указанном титановом сплаве в количестве от 13 до 27 мас.%.
8. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что кобальт присутствует в указанном титановом сплаве в количестве от 17 до 23 мас.%.
RU2018111187A 2017-03-29 2018-03-29 Титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга RU2760017C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/473,078 US20180281055A1 (en) 2017-03-29 2017-03-29 Titanium-Cobalt Alloy And Associated Thixoforming Method
US15/473,078 2017-03-29

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018111187A RU2018111187A (ru) 2019-10-01
RU2018111187A3 RU2018111187A3 (ru) 2021-05-17
RU2760017C2 true RU2760017C2 (ru) 2021-11-22

Family

ID=61837654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018111187A RU2760017C2 (ru) 2017-03-29 2018-03-29 Титано-кобальтовый сплав и соответствующий способ тиксоформинга

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20180281055A1 (ru)
EP (1) EP3382048B8 (ru)
JP (1) JP7366524B2 (ru)
KR (2) KR20180110637A (ru)
CN (1) CN108690922A (ru)
CA (1) CA3000115C (ru)
ES (1) ES2945985T3 (ru)
RU (1) RU2760017C2 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112974799B (zh) * 2021-02-05 2022-09-23 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种用于制备自修复涂层的复合粉末及其制备方法、钛基耐磨自修复涂层及其制备方法
CN112981176B (zh) * 2021-02-05 2022-02-25 天润工业技术股份有限公司 一种三维网状结构原位TiC非连续增强钛基复合材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2156850A (en) * 1984-04-06 1985-10-16 Nat Res Dev Titanium alloys
US6666258B1 (en) * 2000-06-30 2003-12-23 Takata Corporation Method and apparatus for supplying melted material for injection molding
WO2017077137A2 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Innomaq 21, S.L. Method for the economic manufacturing of metallic parts

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59116350A (ja) * 1982-12-23 1984-07-05 Masaaki Naga ろう付け用液体急冷合金箔帯
US4586398A (en) * 1983-09-29 1986-05-06 Hamilton Industries Foot control assembly for power-operated tables and the like
GB8408975D0 (en) * 1984-04-06 1984-05-16 Wood J V Titanium alloys
JPH07109017B2 (ja) * 1987-06-15 1995-11-22 株式会社神戸製鋼所 耐熱性Ｔｉ合金
JPS6442545A (en) * 1987-08-11 1989-02-14 Mitsubishi Metal Corp Wear-resistant intermetallic compound type alloy having excellent toughness and machinability
JPS6442543A (en) * 1987-08-10 1989-02-14 Mitsubishi Metal Corp Intermetallic compound type alloy having excellent toughness and wear-resistance
JP3746808B2 (ja) * 1995-03-29 2006-02-15 株式会社日本製鋼所 水素貯蔵材料
JPH093574A (ja) * 1995-06-16 1997-01-07 Daido Steel Co Ltd 接合性に優れたＴｉ合金およびＴｉ合金部材
AUPO110296A0 (en) * 1996-07-18 1996-08-08 University Of Melbourne, The Liquidus casting of alloys
US5865238A (en) * 1997-04-01 1999-02-02 Alyn Corporation Process for die casting of metal matrix composite materials from a self-supporting billet
US6428636B2 (en) * 1999-07-26 2002-08-06 Alcan International, Ltd. Semi-solid concentration processing of metallic alloys
AU2005327268A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-17 Cyco Systems Corporation Pty Ltd Apparatus and method for mixing, agitating and transporting molten or semi-solid metallic or metal-matrix composite materials
CN100385028C (zh) 2006-05-09 2008-04-30 北京航空航天大学 高温耐磨耐蚀Co-Ti-Si金属间化合物合金材料
CN100554457C (zh) * 2007-07-02 2009-10-28 北京科技大学 自蔓延高温合成TiCo多孔材料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2156850A (en) * 1984-04-06 1985-10-16 Nat Res Dev Titanium alloys
US6666258B1 (en) * 2000-06-30 2003-12-23 Takata Corporation Method and apparatus for supplying melted material for injection molding
WO2017077137A2 (en) * 2015-11-06 2017-05-11 Innomaq 21, S.L. Method for the economic manufacturing of metallic parts

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hautaniemi J.A. Air passivation of Ti-Cu, Ti-Co and Ti-Al alloys for dental application. Applied Surface Science, Vol. 72, Issue 1, September 1993. *
Hautaniemi J.A. Air passivation of Ti-Cu, Ti-Co and Ti-Al alloys for dental application. Applied Surface Science, Vol. 72, Issue 1, September 1993. M Sh. AlHilfi et al, Corrosion characterization of medical alloys modified by forming titanium nanotubes via anodic oxidation and annealing process. Material Technology. Advanced Performance Materials. Vol.28, 2013, Issue 6. *
M Sh. AlHilfi et al, Corrosion characterization of medical alloys modified by forming titanium nanotubes via anodic oxidation and annealing process. Material Technology. Advanced Performance Materials. Vol.28, 2013, Issue 6. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3382048B1 (en) 2023-03-08
RU2018111187A (ru) 2019-10-01
KR102627655B1 (ko) 2024-01-19
EP3382048A2 (en) 2018-10-03
ES2945985T3 (es) 2023-07-11
BR102018006490A2 (pt) 2018-11-21
KR20180110637A (ko) 2018-10-10
KR20230093185A (ko) 2023-06-27
JP7366524B2 (ja) 2023-10-27
EP3382048B8 (en) 2023-04-12
EP3382048A3 (en) 2018-11-07
JP2018204096A (ja) 2018-12-27
CA3000115C (en) 2023-01-03
CA3000115A1 (en) 2018-09-29
CN108690922A (zh) 2018-10-23
RU2018111187A3 (ru) 2021-05-17
US20180281055A1 (en) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102576954B1 (ko) 마그네슘, 칼슘 및, 크롬과 망간 및 지르코늄 중 적어도 하나의 첨가를 갖는 알루미늄 합금 및 그 제조 방법
CA2985067C (en) High strength 5xxx aluminum alloys and methods of making the same
EP1516074B1 (en) Creep resistant magnesium alloy
KR102627655B1 (ko) 티타늄-코발트 합금 및 관련된 틱소포밍 방법
RU2744837C2 (ru) Сплав на основе титана и способ получения комплектующей детали из сплава на основе титана с помощью аддитивного технологического процесса
RU2760224C2 (ru) Титано-медно-железный сплав и соответствующий способ тиксоформинга
BR102017013706B1 (pt) Banho de liga de titânio
KR20180116147A (ko) 마그네슘 및, 크롬과 망간 및 지르코늄 중 적어도 하나의 첨가를 갖는 알루미늄 합금 및 그 제조 방법
EP3391983A1 (en) Method for producing metal member
JP6419742B2 (ja) アルミニウム合金部材およびその製造方法
BR102018006490B1 (pt) Método de obtenção de um produto a partir de uma liga de titânio por tixoconformação
WO2000071766A1 (fr) Materiau a base d'alumininium et procede de fabrication d'articles en materiau a base d'alumininium
Garbie Investigating the Effects of Zr Additives on the Mechanical Properties of Nasa GRCop-42 and Evaluating Its Feasibility for Use in High-Heat-Flux Applications
US20210178474A1 (en) The use of additive manufacturing processes to consolidate powder metallurgy alloys for elevated temperature applications
KR20050016609A (ko) 크리프 내성을 가진 마그네슘 합금