RU2774671C2 - High-strength titanium alloys - Google Patents

High-strength titanium alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2774671C2
RU2774671C2 RU2020139805A RU2020139805A RU2774671C2 RU 2774671 C2 RU2774671 C2 RU 2774671C2 RU 2020139805 A RU2020139805 A RU 2020139805A RU 2020139805 A RU2020139805 A RU 2020139805A RU 2774671 C2 RU2774671 C2 RU 2774671C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium alloy
alloy
molybdenum
titanium
equivalent
Prior art date
Application number
RU2020139805A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020139805A (en
Inventor
Матиас ГАРСИЯ-АВИЛА
Джон В. МАНТИОН
Мэттью Дж. АРНОЛД
Original Assignee
ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи
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 ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи filed Critical ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи
Publication of RU2020139805A publication Critical patent/RU2020139805A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2774671C2 publication Critical patent/RU2774671C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy, namely to high-strength titanium alloys. The titanium alloy consists of, in weight percent per the total weight of the alloy: 2.0-5.0 of aluminum; from more than 3.0 to 8.0 of tin; 1.0-5.0 of zirconium; 6.0-12.0 of one or more elements selected from a group consisting of vanadium and niobium; 0.1-5.0 of molybdenum; 0.01-0.40 of iron; 0.005-0.3 of oxygen; 0.001-0.07 of carbon; 0.001-0.03 of nitrogen; optionally, copper, while the total content of oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, iron, copper, nitrogen, and carbon is no more than 16.0; titanium, and impurities. Options of a titanium alloy, and methods for heat treatment of titanium alloys are also disclosed.
EFFECT: alloys are characterized by high plasticity at tensile strength of more than 170 ksi at a room temperature.
33 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ ТЕХНОЛОГИИTECHNOLOGY BACKGROUND

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[0001] Настоящее изобретение относится к высокопрочным титановым сплавам. [0001] The present invention relates to high strength titanium alloys.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОСЫЛОК ТЕХНОЛОГИИDESCRIPTION OF TECHNOLOGY BACKGROUND

[0002] Титановые сплавы обычно проявляют высокую удельную прочность на единицу массы, коррозионную стойкость и устойчивы к ползучести при умеренно высоких температурах. По этим причинам титановые сплавы используются в аэрокосмической и авиационной отраслях, включая, например, элементы шасси, рамы двигателя и другие важные конструктивные элементы. Например, титановый сплав Ti-10V-2Fe-3Al (также называемый «сплав Ti 10-2-3», имеющий состав, указанный в UNS 56410), и титановый сплав Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr (также называемый «сплав Ti 5553», в UNS не присвоен) - коммерческие сплавы, которые используются для изготовления шасси и других крупных компонентов. Эти сплавы обладают пределом прочности при растяжении в диапазоне 170-180 ksi (тысяч фунтов/квадратный дюйм) и термоупрочняются в толстых сечениях. Однако эти сплавы склонны иметь ограниченную пластичность при комнатной температуре в высокопрочном состоянии. Эта ограниченная пластичность обычно обусловлена охрупчивающими фазами, такими как Ti3Al, TiAl или омега-фазой. [0002] Titanium alloys typically exhibit high specific strength per unit mass, corrosion resistance, and creep resistance at moderately high temperatures. For these reasons, titanium alloys are used in the aerospace and aviation industries, including, for example, chassis elements, engine frames, and other important structural elements. For example, titanium alloy Ti-10V-2Fe-3Al (also called "Ti 10-2-3 alloy" having the composition specified in UNS 56410) and titanium alloy Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr (also called "alloy Ti 5553, UNS not assigned) are commercial alloys that are used to make chassis and other large components. These alloys have a tensile strength in the range of 170-180 ksi (thousand pounds per square inch) and are heat strengthened in thick sections. However, these alloys tend to have limited ductility at room temperature in the high strength state. This limited ductility is usually due to embrittling phases such as Ti 3 Al, TiAl or omega phase.

[0003] Кроме того, титановый сплав Ti-10V-2Fe-3Al может быть сложным в обработке. Сплав должен быть быстро охлажден, например, закалкой водой или воздухом, после проведения обработки на твердый раствор для достижения желаемых механических свойств продукта, и это может ограничить его применимость до толщины сечения менее 3 дюймов (7,62 см). Титановый сплав Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr может охлаждаться воздухом от температуры твердого раствора и, следовательно, может использоваться при толщине сечения до 6 дюймов (15,24 см). Однако его прочность и пластичность ниже, чем у титанового сплава Ti-10V-2Fe-3Al. Существующие сплавы также демонстрируют ограниченную пластичность, например менее 6%, в высокопрочном состоянии из-за выделения охрупчивающих вторичных метастабильных фаз. [0003] In addition, the Ti-10V-2Fe-3Al titanium alloy can be difficult to process. The alloy must be rapidly cooled, such as by water or air quenching, after solution treatment to achieve the desired mechanical properties of the product, and this may limit its applicability to section thicknesses less than 3 inches (7.62 cm). Titanium alloy Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr can be air-cooled from solid solution temperature and can therefore be used in section thicknesses up to 6 inches (15.24 cm). However, its strength and ductility are lower than those of Ti-10V-2Fe-3Al titanium alloy. Existing alloys also exhibit limited ductility, eg less than 6%, in the high strength state due to the precipitation of embrittling secondary metastable phases.

[0004] Соответственно, возникла потребность в титановых сплавах с прокаливаемостью в толстых сечениях и/или улучшенной пластичностью при пределе прочности на растяжение, превышающем примерно 170 ksi при комнатной температуре. [0004] Accordingly, there has been a need for titanium alloys with hardenability in thick sections and/or improved ductility at a tensile strength greater than about 170 ksi at room temperature.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION

[0005] Согласно одному неограничивающему аспекту настоящего изобретения титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 2,0-5,0 алюминия; 3,0-8,0 олова; 1,0-5,0 циркония; от 0 до в сумме 16,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, хрома, железа, меди, азота и углерода; титан; и примеси. [0005] According to one non-limiting aspect of the present invention, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy: 2.0-5.0 aluminum; 3.0-8.0 tin; 1.0-5.0 zirconium; from 0 to a total of 16.0 of one or more elements selected from the group consisting of oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, chromium, iron, copper, nitrogen and carbon; titanium; and impurities.

[0006] Согласно другому неограничивающему аспекту настоящего изобретения титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 8,6-11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 4,6-7,4 олова; 2,0-3,9 алюминия; 1,0-3,0 молибдена; 1,6-3,4 циркония, 0-0,5 хрома; 0-0,4 железа; 0-0,25 кислорода; 0-0,05 азота; 0-0,05 углерода; титан; и примеси. [0006] According to another non-limiting aspect of the present invention, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy: 8.6-11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 4.6-7.4 tin; 2.0-3.9 aluminum; 1.0-3.0 molybdenum; 1.6-3.4 zirconium, 0-0.5 chromium; 0-0.4 iron; 0-0.25 oxygen; 0-0.05 nitrogen; 0-0.05 carbon; titanium; and impurities.

[0007] Согласно еще одному неограничивающему аспекту настоящего изобретения титановый сплав состоит по существу из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 2,0-5,0 алюминия; 3,0-8,0 олова; 1,0-5,0 циркония; от 0 до в сумме 16,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, хрома, железа, меди, азота и углерода; титана; и примесей. [0007] According to another non-limiting aspect of the present invention, the titanium alloy consists essentially of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 2.0-5.0 aluminum; 3.0-8.0 tin; 1.0-5.0 zirconium; from 0 to a total of 16.0 of one or more elements selected from the group consisting of oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, chromium, iron, copper, nitrogen and carbon; titanium; and impurities.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS

[0008] Признаки и преимущества описанных здесь сплавов, изделий и способов могут быть лучше поняты при обращении к прилагаемым графическим материалам, на которых: [0008] The features and advantages of the alloys, articles, and methods described herein may be better understood by reference to the accompanying drawings, in which:

[0009] Фиг. 1 является рисунком, иллюстрирующим неограничивающий вариант осуществления способа обработки неограничивающего варианта осуществления титанового сплава согласно настоящему изобретению; и [0009] FIG. 1 is a drawing illustrating a non-limiting embodiment of a method for processing a non-limiting embodiment of a titanium alloy according to the present invention; and

[0010] Фиг. 2 представляет собой график зависимости предела прочности при растяжении (UTS) и относительного удлинения неограничивающих вариантов осуществления титановых сплавов в соответствии с настоящим изобретением по сравнению с некоторыми обычными титановыми сплавами. [0010] FIG. 2 is a graph of tensile strength (UTS) and elongation of non-limiting embodiments of titanium alloys in accordance with the present invention compared to some conventional titanium alloys.

[0011] Читатель получит достаточное представление о вышеизложенных подробностях, а также других, после рассмотрения следующего подробного описания некоторых неограничивающих вариантов осуществления согласно настоящему изобретению. [0011] The reader will have a sufficient understanding of the foregoing details, as well as others, after considering the following detailed description of some non-limiting embodiments according to the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ неограничивающих ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF SOME NON-LIMITING EMBODIMENTS

[0012] В настоящем описании неограничивающих вариантов осуществления, кроме как в рабочих примерах или там, где указано иное, все числа, выражающие количества или характеристики, следует понимать как модифицированные во всех случаях термином «примерно». Соответственно, если не указано иное, любые числовые параметры, изложенные в последующем описании, являются приблизительными значениями, которые могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, которые стремятся получить в материалах, и способами согласно настоящему раскрытию. По крайней мере и не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр должен, по меньшей мере, истолковываться с учетом числа сообщаемых значащих цифр и с применением обычных методов округления. Все описанные здесь диапазоны включают описанные конечные точки, если не указано иное. [0012] In the present description of non-limiting embodiments, except in the working examples or where otherwise indicated, all numbers expressing quantities or characteristics should be understood as modified in all cases by the term "about". Accordingly, unless otherwise indicated, any numerical parameters set forth in the following description are approximate values that may vary depending on the desired properties that are sought to obtain in the materials, and methods according to the present disclosure. At least not as an attempt to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter should at least be construed in terms of the number of significant figures reported and using normal rounding techniques. All ranges described herein include the endpoints described unless otherwise noted.

[0013] Любой патент, публикация или другой раскрываемый материал, который упомянут включенным сюда полностью или частично по ссылке, включен в данный документ только в той степени, в которой включенный материал не противоречит существующим определениям, заявлениям или другому раскрываемому материалу, изложенному в настоящем раскрытии изобретения. По сути и в той степени, в которой это необходимо, изложенное здесь раскрытие изобретения заменяет любой противоречащий материал, включенный сюда по ссылке. Любой материал или его часть, которые упомянуты включенными сюда по ссылке, но которые противоречат существующим определениям, заявлениям или другим раскрываемым материалам, изложенным в данном документе, включены только в той степени, в которой не возникает конфликта между этим включенным материалом и существующим раскрываемым материалом. [0013] Any patent, publication, or other disclosed material that is incorporated herein, in whole or in part, by reference is incorporated herein only to the extent that the incorporated material does not conflict with existing definitions, claims, or other disclosed material set forth in this disclosure. inventions. As such, and to the extent necessary, the disclosure set forth herein supersedes any conflicting material incorporated herein by reference. Any material or portion thereof which is incorporated herein by reference but which is inconsistent with existing definitions, statements or other disclosures set forth in this document is included only to the extent that there is no conflict between that incorporated material and the existing disclosure material.

[0014] Используемый здесь термин «пластичность» или «предел пластичности» относится к пределу или максимальному уровню восстановления или пластической деформации, которую металлический материал может выдержать без разрушения или растрескивания. Это определение соответствует смысловому значению, указанному, например, в ASM Materials Engineering Dictionary, J.R. Davis, ed., ASM International (1992), p. 131. [0014] As used herein, the term "plasticity" or "plastic limit" refers to the limit or maximum level of recovery or plastic deformation that a metallic material can withstand without fracture or cracking. This definition corresponds to the meaning given, for example, in the ASM Materials Engineering Dictionary, JR Davis, ed., ASM International (1992), p. 131.

[0015] Ссылка в данном документе на титановый сплав, «содержащий» конкретный состав, предназначена охватывать сплавы, «состоящие по существу из» или «состоящие из» указанного состава. Понятно, что составы титанового сплава, описанные в данном документе как «содержащие», «состоящие из» или «состоящие по существу из» конкретного состава, также могут включать примеси. [0015] Reference herein to a titanium alloy "containing" a particular composition is intended to cover alloys "consisting essentially of" or "consisting of" the specified composition. It is understood that titanium alloy compositions described herein as "comprising", "consisting of", or "consisting essentially of" a particular composition may also include impurities.

[0016] Настоящее изобретение частично направлено на сплавы, которые устраняют некоторые из ограничений обычных титановых сплавов. Один неограничивающий вариант осуществления титанового сплава согласно настоящему изобретению может содержать или состоять по существу из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 2,0-5,0 алюминия; 3,0-8,0 олова; 1,0-5,0 циркония; от 0 до в сумме 16,0 одного или более элементов, выбранных из кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, хрома, железа, меди, азота и углерода; титана; и примесей. Определенные варианты осуществления этого титанового сплава могут дополнительно содержать или состоять по существу из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 6,0-12,0 или в некоторых вариантах 6,0-10,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 0,1-5,0 молибдена; 0,01-0,40 железа; 0,005-0,3 кислорода; 0,001-0,07 углерода; 0,001-0,03 азота. Другой неограничивающий вариант осуществления титанового сплава согласно настоящему изобретению может содержать или состоять по существу из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 8,6-11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 4,6-7,4 олова; 2,0-3,9 алюминия; 1,0-3,0 молибдена; 1,6-3,4 циркония, 0-0,5 хрома; 0-0,4 железа; 0-0,25 кислорода; 0-0,05 азота; 0-0,05 углерода; титана; и примесей. [0016] The present invention is directed in part to alloys that overcome some of the limitations of conventional titanium alloys. One non-limiting embodiment of the titanium alloy according to the present invention may contain or consist essentially of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 2.0-5.0 aluminum; 3.0-8.0 tin; 1.0-5.0 zirconium; from 0 to a total of 16.0 of one or more elements selected from oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, chromium, iron, copper, nitrogen, and carbon; titanium; and impurities. Certain embodiments of this titanium alloy may further comprise or consist essentially of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 6.0-12.0 or in some embodiments 6.0-10.0 of one or more elements selected from a group consisting of vanadium and niobium; 0.1-5.0 molybdenum; 0.01-0.40 iron; 0.005-0.3 oxygen; 0.001-0.07 carbon; 0.001-0.03 nitrogen. Another non-limiting embodiment of the titanium alloy according to the present invention may contain or consist essentially of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 8.6-11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 4.6-7.4 tin; 2.0-3.9 aluminum; 1.0-3.0 molybdenum; 1.6-3.4 zirconium, 0-0.5 chromium; 0-0.4 iron; 0-0.25 oxygen; 0-0.05 nitrogen; 0-0.05 carbon; titanium; and impurities.

[0017] В неограничивающих вариантах реализации сплавов согласно данному раскрытию, случайные элементы и примеси в составе сплава могут содержать или состоять по существу из одного или более из водорода, вольфрама, тантала, марганца, никеля, гафния, галлия, сурьмы, кремния, серы, калия и кобальта. Некоторые неограничивающие варианты осуществления титановых сплавов согласно настоящему изобретению могут содержать, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 0 до 0,015 водорода и от 0 до 0,1 каждого из вольфрама, тантала, марганца, никеля, гафния, галлия, сурьма, кремния, серы, калия и кобальта. [0017] In non-limiting embodiments of the alloys of this disclosure, the incidental elements and impurities in the alloy composition may contain or consist essentially of one or more of hydrogen, tungsten, tantalum, manganese, nickel, hafnium, gallium, antimony, silicon, sulfur, potassium and cobalt. Some non-limiting embodiments of the titanium alloys of the present invention may contain, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 0 to 0.015 hydrogen and from 0 to 0.1 each of tungsten, tantalum, manganese, nickel, hafnium, gallium, antimony, silicon, sulfur, potassium and cobalt.

[0018] В определенных неограничивающих вариантах осуществления предложенного титанового сплава, титановый сплав имеет значение алюминиевого эквивалента от 6,0 до 9,0 и значение молибденового эквивалента от 5,0 до 10,0, что, как наблюдали изобретатели, улучшает пластичность при пределе прочности на растяжение, превышающем примерно 170 ksi при комнатной температуре, при этом избегая нежелательных фаз, ускоряя кинетику выделения и способствуя мартенситному превращению во время обработки. Используемый здесь термин «значение алюминиевого эквивалента» или «алюминиевый эквивалент» (Alэкв.) может быть определен следующим образом (где все элементные концентрации приведены в массовых процентах, как указано): Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)]. Используемый здесь термин «значение молибденового эквивалента» или «молибденовый эквивалент» (Moэкв.) может быть определен следующим образом (где все элементные концентрации приведены в массовых процентах, как указано): Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)]. [0018] In certain non-limiting embodiments of the proposed titanium alloy, the titanium alloy has an aluminum equivalent value of 6.0 to 9.0 and a molybdenum equivalent value of 5.0 to 10.0, which the inventors have observed improves ductility at tensile strength tensile strength in excess of about 170 ksi at room temperature while avoiding unwanted phases, accelerating release kinetics, and promoting martensitic transformation during processing. As used herein, the term "aluminum equivalent value" or "aluminum equivalent" (Al eq. ) can be defined as follows (where all elemental concentrations are given in mass percent as indicated): Al eq. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ]. As used herein, the term "molybdenum equivalent value" or "molybdenum equivalent" (Mo eq. ) can be defined as follows (where all elemental concentrations are given in mass percent, as indicated): Mo eq. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ].

[0019] В некоторых неограничивающих вариантах осуществления предложенного титанового сплава, титановый сплав содержит относительно низкое количество алюминия для предотвращения образования хрупких интерметаллических фаз типа Ti3X, где X представляет собой металл. Титан имеет две аллотропные модификации: бета ("β")-фаза, которая имеет объемно-центрированную кубическую (ОЦК) кристаллическую структуру; и альфа («α»)-фаза, которая имеет гексагональную плотноупакованную (ГПУ) кристаллическую структуру. Большинство α-β-титановых сплавов содержат приблизительно 6% алюминия, который может образовывать Ti3Al при термообработке. Это может оказать вредное влияние на пластичность. Соответственно, определенные варианты осуществления титановых сплавов согласно настоящему изобретению включают от примерно 2,0% до примерно 5,0% алюминия по массе. В некоторых других вариантах осуществления титановых сплавов согласно настоящему раскрытию содержание алюминия составляет от примерно 2,0% до примерно 3,4% по массе. В других вариантах осуществления содержание алюминия в титановых сплавах согласно настоящему изобретению может составлять от примерно 3,0% до примерно 3,9% по массе. [0019] In some non-limiting embodiments of the proposed titanium alloy, the titanium alloy contains a relatively low amount of aluminum to prevent the formation of brittle intermetallic phases such as Ti 3 X, where X is a metal. Titanium has two allotropic modifications: the beta ("β") phase, which has a body-centered cubic (bcc) crystal structure; and alpha ("α")-phase, which has a hexagonal close-packed (hcp) crystal structure. Most α-β-titanium alloys contain approximately 6% aluminum, which can form Ti 3 Al during heat treatment. This can have a detrimental effect on ductility. Accordingly, certain embodiments of the titanium alloys of the present invention include from about 2.0% to about 5.0% aluminum by weight. In some other embodiments of the titanium alloys of the present disclosure, the aluminum content is from about 2.0% to about 3.4% by weight. In other embodiments, the aluminum content of the titanium alloys of the present invention may be from about 3.0% to about 3.9% by weight.

[0020] В некоторых неограничивающих вариантах осуществления предложенного титанового сплава, титановый сплав включает намеренную добавку олова и циркония в сочетании с некоторыми другими легирующими добавками, такими как алюминий, кислород, ванадий, молибден, ниобий и железо. Без намерения ограничиваться какой-либо теорией полагают, что намеренная добавка олова и циркония стабилизирует α-фазу, увеличивая объемную долю α-фазы без риска образования охрупчивающих фаз. Наблюдалось, что намеренная добавка олова и циркония увеличивает прочность на растяжение при комнатной температуре при сохранении пластичности. Добавка олова и циркония также обеспечивает упрочнение твердого раствора как в α-, так и в β-фазах. В некоторых вариантах осуществления титановых сплавов согласно настоящему изобретению сумма содержаний алюминия, олова и циркония составляет от 8% до 15% по массе в расчете на общую массу сплава. [0020] In some non-limiting embodiments of the proposed titanium alloy, the titanium alloy includes the intentional addition of tin and zirconium in combination with certain other alloying additions such as aluminum, oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, and iron. Without intending to be bound by any theory, it is believed that the intentional addition of tin and zirconium stabilizes the α-phase, increasing the volume fraction of the α-phase without risking the formation of embrittling phases. The intentional addition of tin and zirconium has been observed to increase room temperature tensile strength while maintaining ductility. The addition of tin and zirconium also provides strengthening of the solid solution in both α- and β-phases. In some embodiments of titanium alloys according to the present invention, the sum of the contents of aluminum, tin and zirconium is from 8% to 15% by weight, based on the total weight of the alloy.

[0021] В некоторых неограничивающих вариантах осуществления в соответствии с настоящим изобретением, раскрытые здесь титановые сплавы включают один или более β-стабилизирующих элементов, выбранных из ванадия, молибдена, ниобия, железа и хрома, чтобы замедлить выделение и рост α-фазы при охлаждении материала от области β-фазы и достичь желаемой прокаливаемости толстого сечения. Определенные варианты осуществления титановых сплавов согласно настоящему изобретению содержат от примерно 6,0% до примерно 12,0% одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия, по массе. В других вариантах осуществления сумма содержаний ванадия и ниобия в титановых сплавах в соответствии с настоящим изобретением может составлять от примерно 8,6% до примерно 11,4%, от примерно 8,6% до примерно 9,4% или от примерно 10,6% до примерно 11,4%, все в массовых процентах в расчете на общую массу титанового сплава. [0021] In some non-limiting embodiments in accordance with the present invention, the titanium alloys disclosed herein include one or more β-stabilizing elements selected from vanadium, molybdenum, niobium, iron, and chromium to slow the precipitation and growth of the α-phase when the material is cooled. from the β-phase region and achieve the desired hardenability of the thick section. Certain embodiments of the titanium alloys of the present invention contain from about 6.0% to about 12.0% of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium, by weight. In other embodiments, the sum of the contents of vanadium and niobium in titanium alloys in accordance with the present invention may be from about 8.6% to about 11.4%, from about 8.6% to about 9.4%, or from about 10.6 % to about 11.4%, all in weight percent based on the total weight of the titanium alloy.

[0022] Первый неограничивающий титановый сплав согласно настоящему изобретению содержит или состоит по существу из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 2,0-5,0 алюминия; 3,0-8,0 олова; 1,0-5,0 циркония; от 0 до в сумме 16,0 одного или более элементов, выбранных из кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, хрома, железа, меди, азота и углерода; титана; и примесей. [0022] The first non-limiting titanium alloy according to the present invention contains or consists essentially of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 2.0-5.0 aluminum; 3.0-8.0 tin; 1.0-5.0 zirconium; from 0 to a total of 16.0 of one or more elements selected from oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, chromium, iron, copper, nitrogen, and carbon; titanium; and impurities.

[0023] В первом варианте осуществления алюминий может быть включен в состав для стабилизации альфа-фазы и упрочнения. В первом варианте осуществления алюминий может присутствовать в любой концентрации в диапазоне от 2,0 до 5,0 массового процента, в расчете на общую массу сплава. [0023] In a first embodiment, aluminum may be included in the composition for alpha phase stabilization and strengthening. In the first embodiment, aluminum may be present in any concentration ranging from 2.0 to 5.0 weight percent, based on the total weight of the alloy.

[0024] В первом варианте осуществления олово может быть включено в состав для упрочнения твердого раствора сплава и стабилизации альфа-фазы. В первом варианте осуществления олово может присутствовать в любой концентрации в диапазоне от 3,0 до 8,0 массового процента, в расчете на общую массу сплава. [0024] In a first embodiment, tin may be included in the composition to harden the solid solution of the alloy and stabilize the alpha phase. In the first embodiment, tin may be present at any concentration in the range of 3.0 to 8.0 weight percent, based on the total weight of the alloy.

[0025] В первом варианте осуществления цирконий может быть включен в состав для упрочнения твердого раствора сплава и стабилизации альфа-фазы. В первом варианте осуществления цирконий может присутствовать в любой концентрации в диапазоне от 1,0 до 5,0 массового процента, в расчете на общую массу сплава. [0025] In a first embodiment, zirconium may be included in the composition to strengthen the solid solution of the alloy and stabilize the alpha phase. In the first embodiment, zirconium may be present at any concentration in the range from 1.0 to 5.0 weight percent, based on the total weight of the alloy.

[0026] В первом варианте осуществления молибден, если он присутствует, может быть включен в состав для упрочнения твердого раствора сплава и стабилизации бета-фазы. В первом варианте осуществления молибден может присутствовать в любом из следующих диапазонов массовых концентраций, в расчете на общую массу сплава: 0-5,0; 1,0-5,0; 1,0-3,0; 1,0-2,0; и 2,0-3,0. [0026] In a first embodiment, molybdenum, if present, may be included in the composition to harden the solid solution of the alloy and stabilize the beta phase. In the first embodiment, molybdenum may be present in any of the following mass concentration ranges, based on the total weight of the alloy: 0-5.0; 1.0-5.0; 1.0-3.0; 1.0-2.0; and 2.0-3.0.

[0027] В первом варианте осуществления железо, если оно присутствует, может быть включено в состав для упрочнения твердого раствора сплава и стабилизации бета-фазы. В первом варианте осуществления железо может присутствовать в любом из следующих диапазонов массовых концентраций, в расчете на общую массу сплава: 0-0,4 и 0,01-0,4. [0027] In the first embodiment, iron, if present, may be included in the composition to harden the solid solution of the alloy and stabilize the beta phase. In the first embodiment, the iron may be present in any of the following mass concentration ranges, based on the total weight of the alloy: 0-0.4 and 0.01-0.4.

[0028] В первом варианте осуществления хром, если он присутствует, может быть включен в состав для упрочнения твердого раствора сплава и стабилизации бета-фазы. В первом варианте осуществления хром может присутствовать в любой концентрации в диапазоне от 0 до 0,5 массового процента, в расчете на общую массу сплава. [0028] In the first embodiment, chromium, if present, may be included in the composition to harden the solid solution of the alloy and stabilize the beta phase. In the first embodiment, chromium may be present in any concentration in the range from 0 to 0.5 weight percent, based on the total weight of the alloy.

[0029] Второй неограничивающий титановый сплав согласно настоящему раскрытию содержит или состоит по существу из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 8,6-11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 4,6-7,4 олова; 2,0-3,9 алюминия; 1,0-3,0 молибдена; 1,6-3,4 циркония, 0-0,5 хрома; 0-0,4 железа; 0-0,25 кислорода; 0-0,05 азота; 0-0,05 углерода; титана; и примесей. [0029] The second non-limiting titanium alloy according to the present disclosure contains or consists essentially of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 8.6-11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 4.6-7.4 tin; 2.0-3.9 aluminum; 1.0-3.0 molybdenum; 1.6-3.4 zirconium, 0-0.5 chromium; 0-0.4 iron; 0-0.25 oxygen; 0-0.05 nitrogen; 0-0.05 carbon; titanium; and impurities.

[0030] Во втором варианте осуществления ванадий и/или ниобий могут быть включены в состав для упрочнения твердого раствора сплава и стабилизации бета-фазы. Во втором варианте осуществления общее суммарное содержание ванадия и ниобия, алюминия может быть любой концентрацией в диапазоне от 8,6 до 11,4 массового процента, в расчете на общую массу сплава. [0030] In a second embodiment, vanadium and/or niobium may be included in the composition to harden the solid solution of the alloy and stabilize the beta phase. In the second embodiment, the total combined content of vanadium and niobium, aluminum can be any concentration in the range from 8.6 to 11.4 weight percent, based on the total weight of the alloy.

[0031] Без намерения быть связанными с какой-либо теорией, полагают, что большее значение алюминиевого эквивалента может стабилизировать α-фазу описанных здесь сплавов. С другой стороны, большее значение молибденового эквивалента может стабилизировать β-фазу. В некоторых вариантах осуществления титановых сплавов согласно настоящему изобретению, отношение значения алюминиевого эквивалента к значению молибденового эквивалента составляет от 0,6 до 1,3, что позволяет упрочнять сплав, снижая риск образования охрупчивающих фаз, обеспечивая хорошую ковкость и формирование ультратонкой микроструктуры, которые обеспечивают хорошие свойства многоцикловой усталости. [0031] Without intending to be bound by any theory, it is believed that a larger aluminum equivalent may stabilize the α phase of the alloys described herein. On the other hand, a larger molybdenum equivalent value can stabilize the β-phase. In some embodiments of the titanium alloys of the present invention, the ratio of the aluminum equivalent value to the molybdenum equivalent value is from 0.6 to 1.3, which allows the alloy to be strengthened, reducing the risk of embrittlement phases, providing good ductility and the formation of an ultrafine microstructure, which provide good properties of high-cycle fatigue.

[0032] Номинальный способ производства высокопрочных титановых сплавов согласно настоящему изобретению типичен для литейных-деформируемых титана и титановых сплавов и будет известен специалистам в данной области. Общая блок-схема операцией способа производства сплава представлена на фигуре 1 и описана нижеследующим образом. Следует отметить, что это описание не ограничивает сплав литейными-деформируемыми. Сплавы согласно настоящему изобретению, например, также могут быть получены такими способами производства из порошков в детали, которые могут включать способы уплотнения и/или аддитивного производства. [0032] The nominal method for producing high strength titanium alloys according to the present invention is typical of cast-wrought titanium and titanium alloys and will be known to those skilled in the art. The general block diagram of the operation of the method of producing an alloy is shown in figure 1 and is described in the following way. It should be noted that this description does not limit the alloy to cast-wrought. The alloys of the present invention, for example, can also be produced by such powder-to-part manufacturing methods, which may include densification and/or additive manufacturing methods.

[0033] В определенных неограничивающих вариантах осуществления согласно настоящему изобретению, готовят исходные материалы, используемые для получения сплава. В соответствии с некоторыми неограничивающими вариантами осуществления, исходные материалы (сырье) могут включать, но не ограничиваться этим, титановые губку или порошок, элементные добавки, лигатуры, диоксид титана и повторно используемый материал. Повторно используемый материал, также известный как оборотный материал или лом, может состоять из или включать в себя стружку или крошку титана и титанового сплава, мелкие и/или крупные твердые частицы, порошок и другие формы титана или титановых сплавов, ранее созданные и переработанные для повторного использования. Вид, размер и форма используемого сырья может зависеть от методов, используемых для плавления сплава. В соответствии с определенными неограничивающими вариантами осуществления, материал может быть в виде частиц и может засыпаться в плавильную печь. Согласно другим вариантам осуществления, часть или все сырье может быть спрессовано в маленькие или большие брикеты. В зависимости от требований или предпочтений конкретного способа плавки сырье может быть собрано в расходуемый электрод для плавления или может быть подано в виде частиц в печь. Сырье, обработанное способом литья-деформации, может быть однократно или многократно расплавлено до конечного слитка. Согласно определенным неограничивающим вариантам осуществления, слиток может иметь цилиндрическую форму. Однако в других вариантах осуществления слиток может принимать любую геометрическую форму, включая, но не ограничиваясь ими, слитки, имеющие прямоугольное или другое поперечное сечение. [0033] In certain non-limiting embodiments, the implementation according to the present invention, prepare the source materials used to obtain the alloy. In accordance with some non-limiting embodiments, the raw materials (raw materials) may include, but are not limited to, titanium sponge or powder, elemental additives, master alloys, titanium dioxide, and recycled material. Recycled material, also known as recycled material or scrap, may consist of or include titanium and titanium alloy chips or chips, fine and/or coarse solids, powder, and other forms of titanium or titanium alloys previously created and recycled for reuse. use. The type, size and shape of the raw material used may depend on the methods used to melt the alloy. In accordance with certain non-limiting embodiments, the material may be in particulate form and may be charged to a melting furnace. In other embodiments, some or all of the raw material may be compressed into small or large briquettes. Depending on the requirements or preferences of the particular smelting process, the raw material may be collected in a consumable smelting electrode or may be fed in particulate form to the furnace. The raw material processed by the casting-deformation process can be melted once or repeatedly to the final ingot. According to certain non-limiting embodiments, the ingot may have a cylindrical shape. However, in other embodiments, the implementation of the ingot can take any geometric shape, including, but not limited to, ingots having a rectangular or other cross section.

[0034] Согласно определенным неограничивающим вариантам осуществления, способы плавки для производства сплава по технологическому маршруту литья-деформации могут включать в себя плазменную плавку в холодном тигле (ПДП) или электронно-лучевую плавку в холодном тигле (ЭЛП), вакуумно-дуговой переплав (ВДП), электрошлаковый переплав (ЭШП или скоростной ЭШП, от англ. ESRR - Electroslag Rapid Remelting) и/или гарнисажную плавку. Неограничивающий список способов производства порошка включает в себя индукционную плавку/распыление газом, плазменное распыление, вращающийся в плазме электрод, индукционное распыление электрода в газе или один из методов прямого восстановления из TiO2 или TiCl4. [0034] According to certain non-limiting embodiments, melting methods for producing an alloy along a cast-strain process route may include plasma cold crucible melting (CMP) or electron beam cold crucible melting (EBM), vacuum arc remelting (VAR) ), electroslag remelting (ESR or high-speed ESR, from the English. ESRR - Electroslag Rapid Remelting) and / or skull melting. A non-limiting list of powder production methods includes induction melting/gas spraying, plasma spraying, plasma spinning electrode, gas electrode induction spraying, or one of the TiO 2 or TiCl 4 direct reduction methods.

[0035] Согласно некоторым неограничивающим аспектам, сырье может быть расплавлено с образованием одного или более электродов первой плавки. Эти электрод(ы) готовят и переплавляют один или более раз, обычно с использованием ВДП, с получением слитка финальной плавки. Например, сырье может быть расплавлено плазменно-дуговой плавкой в холодном тигле (ПДП) для создания цилиндрического электрода диаметром 26 дюймов. ПДП-электрод затем может быть подготовлен и далее подвергнут вакуумно-дуговому переплаву (ВДП) в слиток финальной плавки диаметром 30 дюймов, имеющий типичную массу приблизительно 20000 фунтов. Слиток финальной плавки из сплава затем преобразуют средствами деформационной обработки в желаемый продукт, который может быть, например, проволокой, прутком, биллетом, листом, плитой и продуктами, имеющими другие формы. Продукты могут быть изготовлены в конечном виде, в котором используется сплав, или могут быть изготовлены в промежуточном виде, который дополнительно обрабатывается до конечного компонента одним или более методами, которые могут включать, например, ковку, прокатку, волочение, прессование, термообработку, обработку резанием и сварку. [0035] According to some non-limiting aspects, the raw material can be melted to form one or more first melt electrodes. These electrode(s) are prepared and remelted one or more times, typically using a VFR, to produce a final smelt ingot. For example, the raw material can be melted by cold crucible plasma arc melting (CAP) to create a cylindrical electrode with a diameter of 26 inches. The VAR electrode can then be prepared and further subjected to vacuum arc remelting (VAR) into a 30 inch diameter final melt ingot having a typical mass of approximately 20,000 pounds. The final melting ingot of the alloy is then converted by means of deformation processing into the desired product, which may be, for example, wire, rod, billet, sheet, plate, and other shaped products. Products may be made in a final form in which an alloy is used, or may be made in an intermediate form which is further processed to a final component by one or more methods, which may include, for example, forging, rolling, drawing, pressing, heat treating, cutting and welding.

[0036] В соответствии с определенными неограничивающими вариантами осуществления, деформационный передел слитков из титана и титанового сплава обычно включает начальный цикл горячей ковки с использованием ковочного пресса с открытым штампом. Эта часть процесса предназначена для того, чтобы взять полученную после литья внутреннюю структуру зерен слитка и уменьшить ее до более мелкого размера, что может подходящим образом проявить желаемые свойства сплава. Слиток может быть нагрет до повышенной температуры, например, выше β-перехода сплава, и выдерживаться в течение некоторого периода времени. Температура и время устанавливаются так, чтобы позволить сплаву полностью достичь желаемой температуры, и могут быть продлены на более длительные периоды времени, чтобы гомогенизировать химический состав сплава. Сплав затем может быть прокован до меньшего размера с помощью сочетания операций осадки и/или вытяжки. Материал может быть последовательно прокован и подогрет, с циклами разогрева, включающими, например, один или комбинацию этапов нагревания при температурах выше и/или ниже β-перехода. Последующие циклы ковки могут быть выполнены на ковочном прессе с открытым штампом, пилигримовом стане, прокатном стане и/или другом подобном оборудовании, используемом для деформирования металлических сплавов до желаемого размера и формы при повышенной температуре. Специалистам в данной области техники известны различные последовательности этапов ковки и температурные циклы для получения желаемого размера сплава, формы и внутренней структуры зерна. Например, один такой способ обработки представлен в патенте США № 7611592, который полностью включен сюда по ссылке. [0036] In accordance with certain non-limiting embodiments, the deformation processing of titanium and titanium alloy ingots typically includes an initial hot forging cycle using an open die forging press. This part of the process is designed to take the internal grain structure of the ingot after casting and reduce it to a finer size, which can suitably display the desired properties of the alloy. The ingot may be heated to an elevated temperature, eg above the β-transition of the alloy, and held for a period of time. The temperature and time are set to allow the alloy to fully reach the desired temperature, and can be extended for longer periods of time to homogenize the chemical composition of the alloy. The alloy can then be forged to a smaller size using a combination of upsetting and/or drawing operations. The material may be sequentially forged and reheated, with reheat cycles including, for example, one or a combination of heating steps at temperatures above and/or below the β transition. Subsequent forging cycles may be performed on an open die forging press, pilger mill, rolling mill, and/or other similar equipment used to deform metal alloys to the desired size and shape at elevated temperature. Those skilled in the art are aware of various forging sequences and temperature cycles to obtain the desired alloy size, shape, and internal grain structure. For example, one such processing method is presented in US patent No. 7611592, which is fully incorporated here by reference.

[0037] Неограничивающий вариант осуществления способа изготовления титанового сплава в соответствии с настоящим изобретением включает в себя окончательную ковку либо в области α-β фаз, либо в области β-фазы и последующую термообработку путем отжига, обработки на твердый раствор и отжига, обработки на твердый раствор и старения (STA), прямого старения или комбинации термических циклов для получения желаемого баланса механических свойств. В определенных, возможных неограничивающих вариантах осуществления титановые сплавы согласно настоящему изобретению демонстрируют улучшенную обрабатываемость давлением при заданной температуре по сравнению с другими, обычными высокопрочными сплавами. Эта особенность позволяет обрабатывать сплав путем горячей обработки давлением как в области α-β фаз, так и в области β-фазы с меньшими растрескиванием или другими вредными эффектами, тем самым улучшая выход годных и снижая стоимость продукта. [0037] A non-limiting embodiment of the method for manufacturing a titanium alloy in accordance with the present invention includes final forging either in the α-β phase region or in the β-phase region and subsequent heat treatment by annealing, solution processing and annealing, hardening solution and aging (STA), direct aging or a combination of thermal cycles to obtain the desired balance of mechanical properties. In certain possible non-limiting embodiments, the titanium alloys of the present invention exhibit improved workability at a given temperature compared to other conventional high strength alloys. This feature allows the alloy to be processed by hot working both in the α-β phase region and in the β-phase region with less cracking or other harmful effects, thereby improving the yield and reducing the cost of the product.

[0038] Используемый здесь термин «обработка на твердый раствор и старение», или «STA», относится к применяемому к титановым сплавам процессу термической обработки, который включает обработку титанового сплава на твердый раствор при температуре обработки на твердый раствор ниже температуры β-перехода титанового сплава. В неограничивающем варианте осуществления температура обработки на твердый раствор находится в диапазоне температур от примерно 760°С до 840°С. В других вариантах осуществления температура обработки на твердый раствор может меняться в зависимости от β-перехода. Например, температура обработки на твердый раствор может находиться в диапазоне температур от β-перехода минус 10°С до β-перехода минус 100°C или от β-перехода минус 15°C до β-перехода минус 70°С. В неограничивающем варианте осуществления время обработки на твердый раствор составляет от примерно 30 минут до примерно 4 часов. Признано, что в некоторых неограничивающих вариантах осуществления время обработки на твердый раствор может быть менее 30 минут или дольше 4 часов и обычно зависит от размера и поперечного сечения титанового сплава. В определенных вариантах осуществления согласно настоящему раскрытию, титановый сплав подвергают закалке водой до температуры окружающей среды после завершения обработки на твердый раствор. В некоторых других вариантах осуществления согласно настоящему раскрытию титановый сплав охлаждают до температуры окружающей среды со скоростью, зависящей от толщины поперечного сечения титанового сплава. [0038] As used herein, "solution treatment and aging" or "STA" refers to a heat treatment process applied to titanium alloys that includes solution treatment of a titanium alloy at a solution treatment temperature below the β-transition temperature of titanium alloy. In a non-limiting embodiment, the solution treatment temperature is in the temperature range from about 760°C to 840°C. In other embodiments, the solution treatment temperature may vary depending on the β transition. For example, the solution treatment temperature may range from β-transition minus 10°C to β-transition minus 100°C, or from β-transition minus 15°C to β-transition minus 70°C. In a non-limiting embodiment, the solid solution treatment time is from about 30 minutes to about 4 hours. It is recognized that in some non-limiting embodiments, the solution treatment time may be less than 30 minutes or greater than 4 hours, and generally depends on the size and cross-section of the titanium alloy. In certain embodiments according to the present disclosure, the titanium alloy is subjected to water quenching to ambient temperature after completion of the solution treatment. In some other embodiments according to the present disclosure, the titanium alloy is cooled to ambient temperature at a rate dependent on the cross-sectional thickness of the titanium alloy.

[0039] Обработанный на твердый раствор сплав затем состаривают путем нагревания сплава в течение некоторого периода времени до температуры старения, также называемой здесь «температурой упрочнения старением», которая находится в двухфазной области α+β, ниже температуры β-перехода титанового сплава и ниже температуры обработки титанового сплава на твердый раствор. Используемые здесь термины, такие как «нагретый до» или «нагревание до» и т. д., со ссылкой на температуру, температурный диапазон или минимальную температуру, означают, что сплав нагревают до тех пор, пока по меньшей мере требуемая часть сплава не будет иметь температуру, по меньшей мере равную указанной или минимальной температуре или находящуюся в пределах указанного диапазона температур на всем протяжении этой части. В неограничивающем варианте осуществления температура старения находится в диапазоне температур от примерно 482°С до примерно 593°С. В некоторых неограничивающих вариантах осуществления время старения может составлять от примерно 30 минут до примерно 16 часов. Признано, что в некоторых неограничивающих вариантах осуществления время старения может быть меньшим, чем 30 минут, или большим, чем 16 часов, и, как правило, зависит от размера и поперечного сечения разновидности продукта из титанового сплава. Общие методы, используемые при обработке на твердый раствор и старении (STA) титановых сплавов, известны специалистам в данной области техники и, следовательно, здесь далее не обсуждаются. [0039] The solution-treated alloy is then aged by heating the alloy for a period of time to an aging temperature, also referred to herein as the "age-hardening temperature", which is in the α+β two-phase region, below the β-transition temperature of the titanium alloy and below the treatment of titanium alloy for solid solution. As used herein, such as "heated to" or "heated to", etc., with reference to temperature, temperature range, or minimum temperature, means that the alloy is heated until at least the desired portion of the alloy is have a temperature at least equal to the specified or minimum temperature or within the specified temperature range throughout this part. In a non-limiting embodiment, the aging temperature is in the temperature range from about 482°C to about 593°C. In some non-limiting embodiments, the aging time may be from about 30 minutes to about 16 hours. It is recognized that in some non-limiting embodiments, the aging time may be less than 30 minutes, or greater than 16 hours, and generally depends on the size and cross section of the titanium alloy product variety. The general methods used in solution treatment and aging (STA) of titanium alloys are known to those skilled in the art and are therefore not discussed further here.

[0040] Фигура 2 - это график, представляющий полезные сочетания предела прочности при растяжении (UTS) и пластичности, проявляемые вышеупомянутыми сплавами при обработке с использованием процесса STA. На фигуре 2 видно, что нижняя граница графика, включающая полезные сочетания UTS и пластичности, может быть аппроксимирована линией x+7,5y=260,5, где «x» - UTS в единицах ksi, а «y» - пластичность в % относительного удлинения. Данные, включенные в приведенный ниже пример 1, демонстрируют, что варианты осуществления титановых сплавов в соответствии с настоящим изобретением приводят к сочетаниям UTS и пластичности, которые превосходят сочетания, полученные с определенными сплавами уровня техники. Хотя признано, что на механические свойства титановых сплавов обычно влияет размер испытываемого образца, в неограничивающих вариантах осуществления согласно настоящему изобретению, титановый сплав обладает UTS по меньшей мере 170 ksi и пластичностью в соответствии со следующим уравнением (1): [0040] Figure 2 is a graph representing useful combinations of tensile strength (UTS) and ductility exhibited by the above alloys when processed using the STA process. Figure 2 shows that the lower boundary of the graph, including useful combinations of UTS and plasticity, can be approximated by the line x+7.5y=260.5, where "x" is UTS in units of ksi, and "y" is plasticity in % relative elongation. The data included in Example 1 below demonstrates that embodiments of titanium alloys in accordance with the present invention result in combinations of UTS and ductility that are superior to combinations obtained with certain prior art alloys. Although it is recognized that the mechanical properties of titanium alloys are generally affected by the size of the test specimen, in non-limiting embodiments according to the present invention, the titanium alloy has a UTS of at least 170 ksi and ductility according to the following equation (1):

(7,5 × Удлинение в %) + (UTS в ksi) ≥ 260,5 (1).(7.5 × Elongation in %) + (UTS in ksi) ≥ 260.5 (1).

[0041] В определенных неограничивающих вариантах осуществления предложенного титанового сплава, титановый сплав обладает UTS по меньшей мере 170 ksi и по меньшей мере 6% относительным удлинением при комнатной температуре. В других неограничивающих вариантах осуществления в соответствии с настоящим изобретением, титановый сплав имеет значение алюминиевого эквивалента от 6,0 до 9,0 или в некоторых вариантах осуществления в диапазоне от 7,0 до 8,0, значение молибденового эквивалента от 5,0 до 10,0 или в некоторых вариантах осуществления в диапазоне от 6,0 до 7,0 и обладает UTS по меньшей мере 170 ksi и по меньшей мере 6% относительным удлинением при комнатной температуре. В еще других неограничивающих вариантах осуществления титановый сплав в соответствии с настоящим изобретением имеет значение алюминиевого эквивалента от 6,0 до 9,0 или в некоторых вариантах осуществления в диапазоне от 7,0 до 8,0, значение молибденового эквивалента от 5,0 до 10,0 или в некоторых вариантах осуществления в диапазоне от 6,0 до 7,0 и обладает UTS по меньшей мере 180 ksi и по меньшей мере 6% относительным удлинением при комнатной температуре. [0041] In certain non-limiting embodiments of the proposed titanium alloy, the titanium alloy has a UTS of at least 170 ksi and at least 6% elongation at room temperature. In other non-limiting embodiments in accordance with the present invention, the titanium alloy has an aluminum equivalent value of 6.0 to 9.0, or in some embodiments in the range of 7.0 to 8.0, a molybdenum equivalent value of 5.0 to 10 .0 or in some embodiments in the range of 6.0 to 7.0 and has a UTS of at least 170 ksi and at least 6% elongation at room temperature. In still other non-limiting embodiments, the titanium alloy of the present invention has an aluminum equivalent value of 6.0 to 9.0, or in some embodiments, in the range of 7.0 to 8.0, a molybdenum equivalent value of 5.0 to 10 .0 or in some embodiments in the range of 6.0 to 7.0 and has a UTS of at least 180 ksi and at least 6% elongation at room temperature.

[0042] Следующие примеры предназначены для дополнительного описания неограничивающих вариантов осуществления согласно настоящему раскрытию, не ограничивая объем настоящего изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны вариации следующих примеров в пределах объема изобретения, который определяется исключительно формулой изобретения. [0042] The following examples are intended to further describe non-limiting embodiments according to the present disclosure without limiting the scope of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that variations of the following examples are possible within the scope of the invention, which is defined solely by the claims.

ПРИМЕР 1EXAMPLE 1

[0043] В таблице 1 перечислены элементные составы, Alэкв. и Moэкв. некоторых неограничивающих вариантов осуществления титанового сплава в соответствии с настоящим изобретением («Экспериментальный титановый сплав № 1» и «Экспериментальный титановый сплав № 2»), а также варианты осуществления некоторых традиционных титановых сплавов. [0043] Table 1 lists the elemental compositions, Al eq. and Mo eq. some non-limiting embodiments of the titanium alloy according to the present invention ("Experimental Titanium Alloy No. 1" and "Experimental Titanium Alloy No. 2"), as well as embodiments of certain conventional titanium alloys.

Таблица 1Table 1

СплавAlloy Al (мас.%) Al (wt%) V (мас.%) V (wt%) Fe (мас.%) Fe (wt%) Sn (мас.%) Sn (wt%) Cr (мас.%) Cr (wt%) Zr (мас.%) Zr (wt%) Mo (мас.%) Mo (wt%) O (мас.%) O (wt%) C (мас.%) C (wt%) N (мас.%) N (wt%) Al-экв.Al-equiv. Mo-экв.Mo-equiv. Ti 5553 Ti 5553
(UNS не присвоен)(UNS not assigned)
55 55 0,40.4 -- 33 -- 55 0,150.15 -- -- 6,56.5 11,811.8
Ti 10-2-3 (UNS 56410)Ti 10-2-3 (UNS 56410) 33 10ten 22 -- -- -- -- 0,20.2 -- -- 5,05.0 9,09.0 Экспериментальный титановый сплав № 1 Experimental titanium alloy No. 1 3,53.5 99 0,20.2 55 <0,5<0.5 33 2,52.5 0,250.25 0,0060.006 0,0040.004 7,77.7 6,66.6 Экспериментальный титановый сплав № 2Experimental titanium alloy No. 2 33 11eleven 0,20.2 77 <0,5<0.5 22 1,51.5 0,20.2 0,0060.006 0,0040.004 7,37.3 6,46.4

[0044] Плавки представленных в таблице 1 экспериментального титанового сплава № 1 и экспериментального титанового сплава № 2 методом плазменно-дуговой плавки (ПДП) были произведены с использованием плазменно-дуговых печей с получением электродов диаметром 9 дюймов, каждый весом приблизительно 400-800 фунтов. Электроды были переплавлены в печи для вакуумно-дугового переплава (ВДП) с получением слитков диаметром 10 дюймов. Каждый слиток был преобразован в заготовку диаметром 3 дюйма (биллет) с использованием пресса горячей обработки. После стадии β-ковки до диаметра 7 дюймов, стадии α+β ковки с предварительной деформацией до диаметра 5 дюймов и стадии окончательной β-ковки до диаметра 3 дюйма концы каждой заготовки были обрезаны для удаления всасывающих и концевых трещин, и заготовки были разрезаны на несколько частей. Проводили отбор проб из верхней части каждой заготовки и нижней части самой нижней заготовки диаметром 7 дюймов на предмет химического состава и β-перехода. На основании результатов химического анализа промежуточных заготовок, из заготовок были вырезаны образцы длиной 2 дюйма, которые были выкованы в ковочные блины на прессе. Образцы блинов подвергали термообработке с использованием следующего профиля термообработки, соответствующего состоянию обработки на твердый раствор и старения: обработка титанового сплава на твердый раствор при температуре 1400°F (760°C) в течение 2 часов; воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; старение титанового сплава при температуре от примерно 482°С до примерно 593°С в течение 8 часов; и воздушное охлаждение титанового сплава. [0044] Plasma arc melting (PMA) melts of Experimental Titanium Alloy No. 1 and Experimental Titanium Alloy No. 2 in Table 1 were produced using plasma arc furnaces to produce electrodes 9 inches in diameter, each weighing approximately 400-800 pounds. The electrodes were remelted in a vacuum arc remelting (VAR) furnace to produce ingots with a diameter of 10 inches. Each ingot was converted into a 3" billet using a hot work press. After a β-forging step to a 7" diameter, an α+β pre-forging step to a 5" diameter, and a final β-forging step to a 3" diameter, the ends of each blank were trimmed to remove suction and end cracks, and the blanks were cut into several parts. Sampling was carried out from the top of each workpiece and the bottom of the lowest workpiece with a diameter of 7 inches for chemical composition and β-transition. Based on the results of the chemical analysis of the intermediate blanks, samples of 2 inches in length were cut from the blanks, which were forged into forging pancakes on a press. The pancake samples were heat treated using the following heat treatment profile corresponding to the state of solution treatment and aging: titanium alloy solution treatment at 1400°F (760°C) for 2 hours; air cooling of titanium alloy to ambient temperature; aging the titanium alloy at a temperature of from about 482°C to about 593°C for 8 hours; and air cooling of titanium alloy.

[0045] Пробные заготовки для испытаний на растяжение при комнатной температуре и анализа микроструктуры были вырезаны из обработанных в процессе STA образцов блинов. Окончательный химический анализ был выполнен на предназначенном для испытания вязкости разрушения образце после проведения испытания на растяжение, чтобы гарантировать точную корреляцию между химическим составом и механическими свойствами. Изучение конечной заготовки диаметром 3 дюйма выявило постоянную поверхность для центрирования тонких альфа-пластинок в микроструктуре бета-матрицы по всей заготовке. [0045] Test blanks for room temperature tensile testing and microstructural analysis were cut from STA processed pancake samples. A final chemical analysis was performed on the fracture toughness test specimen after tensile testing to ensure an accurate correlation between chemical composition and mechanical properties. Examination of the final 3" preform revealed a consistent surface for centering thin alpha lamellae in the beta matrix microstructure throughout the preform.

[0046] Ссылаясь на фиг.2, механические свойства экспериментального титанового сплава № 1, приведенного в таблице 1 (обозначенного «B5N71» на фиг. 2), и экспериментального титанового сплава № 2, приведенного в таблице 1 (обозначенного «B5N72» на фиг. 2), измерили и сравнили с таковыми у обычных сплава Ti 5553 (UNS не присвоен) и сплава Ti 10-2-3 (с составом, указанным в UNS 56410). Испытания на растяжение проводили в соответствии со стандартом Американского общества по испытаниям материалов (ASTM) E8/E8M-09 («Стандартные методы испытаний металлических материалов на растяжение», ASTM International, 2009). Как показали экспериментальные результаты в таблице 2, экспериментальный титановый сплав № 1 и экспериментальный титановый сплав № 2 продемонстрировали значительно более высокие сочетания предела прочности при растяжении (UTS в ksi), предела текучести (0,2% YS в ksi) и пластичности (представленной в виде % относительного удлинения) по сравнению с обычными титановыми сплавами Ti 5553 и Ti 10-2-3 (которые не включали намеренной добавки олова и циркония). [0046] Referring to FIG. 2, the mechanical properties of the experimental titanium alloy No. 1 shown in Table 1 (labeled "B5N71" in FIG. 2) and the experimental titanium alloy No. 2 shown in Table 1 (labeled "B5N72" in FIG. . 2) were measured and compared with those of conventional Ti 5553 alloy (UNS not assigned) and Ti 10-2-3 alloy (composition specified in UNS 56410). Tensile tests were performed in accordance with the American Society for Testing and Materials (ASTM) E8/E8M-09 ("Standard Test Methods for Tensile Testing of Metallic Materials", ASTM International, 2009). As shown by the experimental results in Table 2, Experimental Titanium Alloy No. 1 and Experimental Titanium Alloy No. 2 exhibited significantly higher combinations of tensile strength (UTS in ksi), yield strength (0.2% YS in ksi) and ductility (represented in as % elongation) compared to conventional titanium alloys Ti 5553 and Ti 10-2-3 (which did not include the intentional addition of tin and zirconium).

Таблица 2table 2

СплавAlloy Температура старения (°С)Aging temperature (°C) UTS (ksi)UTS (ksi) 0,2% YS (ksi)0.2% YS(ksi) % удлинения% elongation Ti 5553Ti 5553 565565 180180 170170 4four Ti 10-2-3Ti 10-2-3 500500 182182 172172 66 Экспериментальный титановый сплав № 1Experimental titanium alloy No. 1 565565 186186 180180 1313 482482 208208 195195 77 Экспериментальный титановый сплав № 2Experimental titanium alloy No. 2 593593 178178 167167 11eleven 482482 226226 215215 66

[0047] Потенциальные применения сплавов согласно настоящему изобретению многочисленны. Как описано и подтверждено выше, описанные здесь титановые сплавы преимущественно используются во множестве разнообразных областей применения, в которых важно сочетание высокой прочности и пластичности. Изделия производства, для которых титановые сплавы согласно настоящему изобретению будут особенно выгодными, включают изделия определенных аэрокосмических и авиационных применений, включая, например, элементы шасси, рамы двигателя и другие важные конструктивные элементы. Средние специалисты в данной области техники смогут изготовить вышеуказанные оборудование, детали и другие изделия из сплавов согласно настоящему изобретению без необходимости предоставления дополнительного описания в данном документе. Вышеприведенные примеры возможных применений сплавов согласно настоящему изобретению предлагаются только в качестве примера и не являются исчерпывающими для всех назначений, по которым могут быть применены разновидности изделий из предложенного сплава. Специалисты в данной области техники после прочтения настоящего раскрытия могут легко выявить дополнительные применения описанных здесь сплавов. [0047] The potential applications of the alloys of the present invention are numerous. As described and confirmed above, the titanium alloys described herein are advantageously used in a wide variety of applications where a combination of high strength and ductility is important. Products of manufacture for which the titanium alloys of the present invention will be particularly advantageous include those of certain aerospace and aviation applications, including, for example, chassis members, engine frames, and other important structural elements. Those of ordinary skill in the art will be able to manufacture the above equipment, parts, and other products from the alloys of the present invention without the need for further description herein. The above examples of possible uses for the alloys of the present invention are provided by way of example only and are not meant to be exhaustive of all the applications for which variations of the proposed alloy products may be used. Specialists in the art after reading this disclosure can easily identify additional applications of the alloys described here.

[0048] Различные неисчерпывающие, неограничивающие аспекты новых сплавов согласно настоящему изобретению могут быть полезны по отдельности или в сочетании с одним или более другими аспектами, описанными здесь. Не ограничивая вышеприведенное описание, в первом неограничивающем аспекте настоящего изобретения титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 2,0-5,0 алюминия; 3,0-8,0 олова; 1,0-5,0 циркония; от 0 до в сумме 16,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, хрома, железа, меди, азота и углерода; титан; и примеси. [0048] Various non-exhaustive, non-limiting aspects of the novel alloys of the present invention may be useful alone or in combination with one or more of the other aspects described herein. Without limiting the above description, in the first non-limiting aspect of the present invention, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy: 2.0-5.0 aluminum; 3.0-8.0 tin; 1.0-5.0 zirconium; from 0 to a total of 16.0 of one or more elements selected from the group consisting of oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, chromium, iron, copper, nitrogen and carbon; titanium; and impurities.

[0049] В соответствии со вторым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с первым аспектом, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 6,0 до 12,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия. [0049] In accordance with the second non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with the first aspect, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 6.0 to 12.0 of one or more elements selected from group consisting of vanadium and niobium.

[0050] В соответствии с третьим неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 0,1 до 5,0 молибдена. [0050] In accordance with a third non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 0.1 to 5.0 molybdenum.

[0051] В соответствии с четвертым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав имеет значение алюминиевого эквивалента от 6,0 до 9,0. [0051] In accordance with a fourth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has an aluminum equivalent value of 6.0 to 9.0.

[0052] В соответствии с пятым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав имеет значение молибденового эквивалента от 5,0 до 10,0. [0052] In accordance with the fifth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has a molybdenum equivalent value of 5.0 to 10.0.

[0053] В соответствии с шестым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав имеет значение алюминиевого эквивалента от 6,0 до 9,0 и значение молибденового эквивалента 5,0 до 10,0. [0053] In accordance with the sixth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has an aluminum equivalent value of 6.0 to 9.0 and a molybdenum equivalent value of 5.0 to 10.0 .

[0054] В соответствии с седьмым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 6,0-12,0 или в некоторых вариантах 6,0-10,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 0,1-5,0 молибдена; 0,01-0,40 железа; 0,005-0,3 кислорода; 0,001-0,07 углерода; и 0,001-0,03 азота. [0054] In accordance with the seventh non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy: 6.0-12.0 or in some embodiments 6.0-10.0 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 0.1-5.0 molybdenum; 0.01-0.40 iron; 0.005-0.3 oxygen; 0.001-0.07 carbon; and 0.001-0.03 nitrogen.

[0055] В соответствии с восьмым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, сумма содержаний алюминия, олова и циркония составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 8 до 15. [0055] In accordance with the eighth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the sum of the contents of aluminum, tin and zirconium is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 8 to 15.

[0056] В соответствии с девятым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, отношение значения алюминиевого эквивалента к значению молибденового эквивалента составляет от 0,6 до 1,3. [0056] In accordance with the ninth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the ratio of the aluminum equivalent value to the molybdenum equivalent value is from 0.6 to 1.3.

[0057] В соответствии с десятым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, способ изготовления титанового сплава включает: обработку титанового сплава на твердый раствор при температуре от 760°С до 840°С в течение от 1 до 4 часов; воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение от 8 до 16 часов; и воздушное охлаждение титанового сплава, причем титановый сплав имеет состав, указанный в каждом или любом из вышеупомянутых аспектов. [0057] According to a tenth non-limiting aspect of the present invention, a method for manufacturing a titanium alloy includes: solid solution processing a titanium alloy at a temperature of 760°C to 840°C for 1 to 4 hours; air cooling of titanium alloy to ambient temperature; aging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8 to 16 hours; and air-cooling the titanium alloy, wherein the titanium alloy has the composition specified in each or any of the above aspects.

[0058] В соответствии с одиннадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав обладает пределом прочности при растяжении (UTS), составляющим по меньшей мере 170 ksi при комнатной температуре, и причем предел прочности при растяжении и относительное удлинение титанового сплава удовлетворяют уравнению: (7,5 × удлинение в %) + UTS ≥ 260,5. [0058] In accordance with an eleventh non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has a tensile strength (UTS) of at least 170 ksi at room temperature, and the tensile strength in tension and elongation of the titanium alloy satisfy the equation: (7.5 × elongation in %) + UTS ≥ 260.5.

[0059] В соответствии с двенадцатым неограничивающим аспектом настоящего раскрытия, настоящее изобретение также предоставляет титановый сплав, содержащий, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 8,6-11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 4,6-7,4 олова; 2,0-3,9 алюминия; 1,0-3,0 молибдена; 1,6-3,4 циркония, 0-0,5 хрома; 0-0,4 железа; 0-0,25 кислорода; 0-0,05 азота; 0-0,05 углерода; титан; и примеси. [0059] In accordance with the twelfth non-limiting aspect of the present disclosure, the present invention also provides a titanium alloy containing, in weight percent based on the total weight of the alloy: 8.6-11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 4.6-7.4 tin; 2.0-3.9 aluminum; 1.0-3.0 molybdenum; 1.6-3.4 zirconium, 0-0.5 chromium; 0-0.4 iron; 0-0.25 oxygen; 0-0.05 nitrogen; 0-0.05 carbon; titanium; and impurities.

[0060] В соответствии с тринадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 8,6 до 9,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия. [0060] In accordance with the thirteenth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 8.6 to 9.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium.

[0061] В соответствии с четырнадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 10,6 до 11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия. [0061] In accordance with the fourteenth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 10.6 to 11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium.

[0062] В соответствии с пятнадцатым неограничивающим аспектом настоящего раскрытия, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав дополнительно содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 2,0 до 3,0 молибдена. [0062] In accordance with the fifteenth non-limiting aspect of the present disclosure, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy further contains, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 2.0 to 3.0 molybdenum.

[0063] В соответствии с шестнадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 1,0 до 2,0 молибдена. [0063] In accordance with the sixteenth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 1.0 to 2.0 molybdenum.

[0064] В соответствии с семнадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав имеет значение алюминиевого эквивалента от 7,0 до 8,0. [0064] In accordance with the seventeenth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has an aluminum equivalent value of 7.0 to 8.0.

[0065] В соответствии с восемнадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав имеет значение молибденового эквивалента от 6,0 до 7,0. [0065] In accordance with the eighteenth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has a molybdenum equivalent value of 6.0 to 7.0.

[0066] В соответствии с девятнадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав имеет значение алюминиевого эквивалента от 7,0 до 8,0 и значение молибденового эквивалента от 6,0 до 7,0. [0066] According to the nineteenth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has an aluminum equivalent value of 7.0 to 8.0 and a molybdenum equivalent value of 6.0 to 7, 0.

[0067] В соответствии с двадцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 8,6-9,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 4,6-5,4 олова; 3,0-3,9 алюминия; 2,0-3,0 молибдена; и 2,6-3,4 циркония. [0067] In accordance with the twentieth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy: 8.6-9.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 4.6-5.4 tin; 3.0-3.9 aluminum; 2.0-3.0 molybdenum; and 2.6-3.4 zirconium.

[0068] В соответствии с двадцать первым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав содержит, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 10,6-11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия; 6,6-7,4 олова; 2,0-3,4 алюминия; 1,0-2,0 молибдена; и 1,6-2,4 циркония. [0068] In accordance with the twenty-first non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy contains, in weight percent based on the total weight of the alloy: 10.6-11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 6.6-7.4 tin; 2.0-3.4 aluminium; 1.0-2.0 molybdenum; and 1.6-2.4 zirconium.

[0069] В соответствии с двадцать вторым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, способ изготовления титанового сплава включает: обработку титанового сплава на твердый раствор при температуре от 760°С до 840°С в течение от 2 до 4 часов; воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение от 8 до 16 часов; и воздушное охлаждение титанового сплава, причем титановый сплав имеет состав, указанный в каждом или любом из вышеупомянутых аспектов. [0069] In accordance with the twenty-second non-limiting aspect of the present invention, a method for manufacturing a titanium alloy includes: processing the titanium alloy into a solid solution at a temperature of from 760°C to 840°C for 2 to 4 hours; air cooling of titanium alloy to ambient temperature; aging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8 to 16 hours; and air-cooling the titanium alloy, wherein the titanium alloy has the composition specified in each or any of the above aspects.

[0070] В соответствии с двадцать третьим неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав обладает пределом прочности при растяжении (UTS), составляющим по меньшей мере 170 ksi при комнатной температуре, и причем предел прочности при растяжении и относительное удлинение титанового сплава удовлетворяют уравнению: (7,5 × удлинение в %) + UTS ≥ 260,5. [0070] In accordance with the twenty-third non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has a tensile strength (UTS) of at least 170 ksi at room temperature, and moreover, the limit the tensile strength and elongation of the titanium alloy satisfy the equation: (7.5 × elongation in %) + UTS ≥ 260.5.

[0071] В соответствии с двадцать четвертым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, настоящее раскрытие также предоставляет титановый сплав, состоящий по существу из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава: 2,0-5,0 алюминия; 3,0-8,0 олова; 1,0-5,0 циркония; от 0 до в сумме 16,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, хрома, железа, меди, азота и углерода; титана; и примесей. [0071] In accordance with the twenty-fourth non-limiting aspect of the present invention, the present disclosure also provides a titanium alloy consisting essentially of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 2.0-5.0 aluminum; 3.0-8.0 tin; 1.0-5.0 zirconium; from 0 to a total of 16.0 of one or more elements selected from the group consisting of oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, chromium, iron, copper, nitrogen and carbon; titanium; and impurities.

[0072] В соответствии с двадцать пятым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, сумма содержаний ванадия и ниобия в сплаве составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 6,0 до 12 или от 6,0 до 10,0. [0072] In accordance with the twenty-fifth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the sum of the contents of vanadium and niobium in the alloy is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 6.0 to 12 or 6.0 to 10.0.

[0073] В соответствии с двадцать шестым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, содержание молибдена в сплаве составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 0,1 до 5,0. [0073] In accordance with the twenty-sixth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the content of molybdenum in the alloy is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 0.1 to 5.0 .

[0074] В соответствии с двадцать седьмым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, значение алюминиевого эквивалента титанового сплава составляет от 6,0 до 9,0. [0074] In accordance with the twenty-seventh non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the aluminum equivalent value of the titanium alloy is from 6.0 to 9.0.

[0075] В соответствии с двадцать восьмым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, значение молибденового эквивалента титанового сплава составляет от 5,0 до 10,0. [0075] In accordance with the twenty-eighth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the value of the molybdenum equivalent of the titanium alloy is from 5.0 to 10.0.

[0076] В соответствии с двадцать девятым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, значение алюминиевого эквивалента титанового сплава составляет от 6,0 до 9,0 и значение молибденового эквивалента титанового сплава составляет от 5,0 до 10,0. [0076] In accordance with the twenty-ninth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the aluminum equivalent value of the titanium alloy is from 6.0 to 9.0 and the molybdenum equivalent value of the titanium alloy is from 5, 0 to 10.0.

[0077] В соответствии с тридцатым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, в титановом сплаве: сумма содержаний ванадия и ниобия составляет от 6,0 до 12,0 или от 6,0 до 10,0; содержание молибдена составляет от 0,1 до 5,0; содержание железа составляет от 0,01 до 0,30; содержание кислорода составляет от 0,005 до 0,3; содержание углерода составляет от 0,001 до 0,07; и содержание азота составляет от 0,001 до 0,03, все в массовых процентах в расчете на общую массу титанового сплава. [0077] In accordance with the thirtieth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, in a titanium alloy: the sum of the contents of vanadium and niobium is from 6.0 to 12.0 or from 6.0 to 10 .0; the molybdenum content is from 0.1 to 5.0; the iron content is from 0.01 to 0.30; the oxygen content is from 0.005 to 0.3; the carbon content is from 0.001 to 0.07; and the nitrogen content is from 0.001 to 0.03, all in weight percent based on the total weight of the titanium alloy.

[0078] В соответствии с тридцать первым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, сумма содержаний алюминия, олова и циркония составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 8 до 15. [0078] In accordance with the thirty-first non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the sum of the contents of aluminum, tin and zirconium is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 8 to 15.

[0079] В соответствии с тридцать вторым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, отношение значения алюминиевого эквивалента к значению молибденового эквивалента титанового сплава составляет от 0,6 до 1,3. [0079] In accordance with the thirty-second non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the ratio of the aluminum equivalent value to the molybdenum equivalent value of the titanium alloy is from 0.6 to 1.3.

[0080] В соответствии с тридцать третьим неограничивающим аспектом настоящего изобретения способ изготовления титанового сплава включает: обработку титанового сплава на твердый раствор при температуре от 760°С до 840°С в течение от 2 до 4 часов; воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение от 8 до 16 часов; и воздушное охлаждение титанового сплава, причем титановый сплав имеет состав, указанный в каждом или любом из вышеупомянутых аспектов. [0080] According to a thirty-third non-limiting aspect of the present invention, a method for manufacturing a titanium alloy includes: solid solution processing a titanium alloy at a temperature of 760°C to 840°C for 2 to 4 hours; air cooling of titanium alloy to ambient temperature; aging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8 to 16 hours; and air-cooling the titanium alloy, wherein the titanium alloy has the composition specified in each or any of the above aspects.

[0081] В соответствии с тридцать четвертым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, который может использоваться в сочетании с каждым или любым из вышеупомянутых аспектов, титановый сплав обладает пределом прочности при растяжении (UTS), составляющим по меньшей мере 170 ksi при комнатной температуре, и причем предел прочности при растяжении и относительное удлинение титанового сплава удовлетворяют уравнению: (7,5 × удлинение в %) + UTS ≥ 260,5. [0081] In accordance with the thirty-fourth non-limiting aspect of the present invention, which can be used in combination with each or any of the above aspects, the titanium alloy has a tensile strength (UTS) of at least 170 ksi at room temperature, and the limit the tensile strength and elongation of the titanium alloy satisfy the equation: (7.5 × elongation in %) + UTS ≥ 260.5.

[0082] В соответствии с тридцать пятым неограничивающим аспектом настоящего изобретения, способ изготовления титанового сплава включает: обработку титанового сплава на твердый раствор в диапазоне температур от бета-перехода сплава минус 10°С до бета-перехода минус 100°С в течение от 2 до 4 часов; воздушное охлаждение или вентиляторное воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение от 8 до 16 часов; и воздушное охлаждение титанового сплава, причем титановый сплав имеет состав, указанный в каждом или любом из вышеупомянутых аспектов. [0082] In accordance with the thirty-fifth non-limiting aspect of the present invention, a method for manufacturing a titanium alloy includes: solution processing a titanium alloy in a temperature range from the beta transition of the alloy minus 10°C to the beta transition minus 100°C for 2 to 4 hours; air cooling or fan air cooling of titanium alloy to ambient temperature; aging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8 to 16 hours; and air-cooling the titanium alloy, wherein the titanium alloy has the composition specified in each or any of the above aspects.

[0083] Следует понимать, что настоящее описание иллюстрирует те аспекты изобретения, которые имеют отношение к четкому пониманию изобретения. Определенные аспекты, которые были бы очевидными специалистам в данной области техники и которые поэтому не способствовали бы лучшему пониманию изобретения, не были представлены для упрощения настоящего описания. Хотя в данном документе обязательно описано только ограниченное число вариантов осуществления настоящего изобретения, специалист в данной области техники при рассмотрении предшествующего описания поймет, что могут быть использованы многие модификации и вариации изобретения. Предполагается, что все такие вариации и модификации изобретения охватываются предшествующим описанием и нижеследующей формулой изобретения. [0083] It should be understood that the present description illustrates those aspects of the invention that are relevant to a clear understanding of the invention. Certain aspects that would be obvious to those skilled in the art, and which therefore would not contribute to a better understanding of the invention, have been omitted to simplify the present description. Although only a limited number of embodiments of the present invention are necessarily described herein, those skilled in the art upon review of the foregoing description will appreciate that many modifications and variations of the invention may be used. All such variations and modifications of the invention are intended to be covered by the foregoing description and the following claims.

Claims (130)

1. Титановый сплав, состоящий из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава:1. Titanium alloy, consisting of, in mass percent based on the total mass of the alloy: 2,0-5,0 алюминия;2.0-5.0 aluminum; от более 3,0 до 8,0 олова; from more than 3.0 to 8.0 tin; 1,0-5,0 циркония;1.0-5.0 zirconium; 6,0-12,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия;6.0-12.0 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 0,1-5,0 молибдена;0.1-5.0 molybdenum; 0,01-0,40 железа;0.01-0.40 iron; 0,005-0,3 кислорода;0.005-0.3 oxygen; 0,001-0,07 углерода;0.001-0.07 carbon; 0,001-0,03 азота;0.001-0.03 nitrogen; необязательно, меди, при этом общее содержание кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, железа, меди, азота и углерода составляет не более 16,0; optionally, copper, while the total content of oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, iron, copper, nitrogen and carbon is not more than 16.0; титана; иtitanium; and примесей.impurities. 2. Титановый сплав по п. 1, причем значение алюминиевого эквивалента сплава составляет от 6,0 до 9,0, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)].2. Titanium alloy according to claim. 1, and the value of the aluminum equivalent of the alloy is from 6.0 to 9.0, while the aluminum equivalent is calculated by the formula Al equiv. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ]. 3. Титановый сплав по п. 1, причем значение молибденового эквивалента сплава составляет от 5,0 до 10,0, при этом молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].3. Titanium alloy according to claim. 1, and the value of the molybdenum equivalent of the alloy is from 5.0 to 10.0, while the molybdenum equivalent is calculated by the formula Mo eq. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 4. Титановый сплав по п. 1, причем значение алюминиевого эквивалента сплава составляет от 6,0 до 9,0, а значение молибденового эквивалента сплава составляет от 5,0 до 10,0, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)], а молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].4. Titanium alloy according to claim 1, wherein the value of the aluminum equivalent of the alloy is from 6.0 to 9.0, and the value of the molybdenum equivalent of the alloy is from 5.0 to 10.0, while the aluminum equivalent is calculated by the formula Al eq. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ], and the molybdenum equivalent is calculated by the formula Mo equiv. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 5. Титановый сплав по п. 1, причем сумма содержаний алюминия, олова и циркония составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 8 до 15.5. Titanium alloy according to claim 1, wherein the sum of the contents of aluminum, tin and zirconium is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 8 to 15. 6. Титановый сплав по п. 1, причем отношение значения алюминиевого эквивалента к значению молибденового эквивалента сплава составляет от 0,6 до 1,3, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)], а молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].6. Titanium alloy according to claim. 1, and the ratio of the value of the aluminum equivalent to the value of the molybdenum equivalent of the alloy is from 0.6 to 1.3, while the aluminum equivalent is calculated by the formula Al eq. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ], and the molybdenum equivalent is calculated by the formula Mo equiv. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 7. Титановый сплав по п. 1, причем титановый сплав обладает пределом прочности при растяжении (UTS), составляющим по меньшей мере 170 ksi при комнатной температуре, и причем предел прочности при растяжении и относительное удлинение титанового сплава удовлетворяют уравнению7. The titanium alloy of claim 1, wherein the titanium alloy has a tensile strength (UTS) of at least 170 ksi at room temperature, and wherein the tensile strength and elongation of the titanium alloy satisfy the equation (7,5 × удлинение в %) + UTS ≥ 260,5.(7.5 × elongation in %) + UTS ≥ 260.5. 8. Способ термической обработки титанового сплава, включающий: 8. Method for heat treatment of titanium alloy, including: обработку титанового сплава на твердый раствор при температуре от 760°С до 840°С в течение 1-4 часов;treatment of the titanium alloy for solid solution at a temperature of 760°C to 840°C for 1-4 hours; воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; air cooling of titanium alloy to ambient temperature; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение 8-16 часов; иaging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8-16 hours; and воздушное охлаждение титанового сплава,air cooling titanium alloy, причем титановый сплав имеет состав, указанный в п. 1.moreover, the titanium alloy has the composition specified in paragraph 1. 9. Титановый сплав, состоящий из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава:9. Titanium alloy, consisting of, in mass percent based on the total mass of the alloy: 8,6-11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия;8.6-11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 4,6-7,4 олова;4.6-7.4 tin; 2,0-3,9 алюминия;2.0-3.9 aluminum; 1,0-3,0 молибдена;1.0-3.0 molybdenum; 1,6-3,4 циркония;1.6-3.4 zirconium; 0-0,4 железа;0-0.4 iron; 0-0,25 кислорода;0-0.25 oxygen; 0-0,05 азота;0-0.05 nitrogen; 0,001-0,07 углерода;0.001-0.07 carbon; титана; и titanium; and примесей.impurities. 10. Титановый сплав по п. 9, причем общее содержание одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия, в сплаве составляет 8,6-9,4, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава.10. Titanium alloy according to claim 9, wherein the total content of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium in the alloy is 8.6-9.4, in weight percent based on the total weight of the alloy. 11. Титановый сплав по п. 9, причем общее содержание одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия, в сплаве составляет 10,6-11,4, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава.11. Titanium alloy according to claim 9, wherein the total content of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium in the alloy is 10.6-11.4, in weight percent based on the total weight of the alloy. 12. Титановый сплав по п. 9, причем содержание молибдена в сплаве составляет 2,0-3,0, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава.12. Titanium alloy according to claim. 9, and the content of molybdenum in the alloy is 2.0-3.0, in mass percent based on the total weight of the alloy. 13. Титановый сплав по п. 9, причем содержание молибдена в сплаве составляет 1,0-2,0, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава.13. Titanium alloy according to claim. 9, and the content of molybdenum in the alloy is 1.0-2.0, in mass percent based on the total weight of the alloy. 14. Титановый сплав по п. 9, причем значение алюминиевого эквивалента сплава составляет от 7,0 до 8,0, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)].14. Titanium alloy according to claim. 9, and the value of the aluminum equivalent of the alloy is from 7.0 to 8.0, while the aluminum equivalent is calculated according to the formula Al eq. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ]. 15. Титановый сплав по п. 9, причем значение молибденового эквивалента сплава составляет от 6,0 до 7,0, при этом молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].15. Titanium alloy according to claim. 9, and the value of the molybdenum equivalent of the alloy is from 6.0 to 7.0, while the molybdenum equivalent is calculated according to the formula Mo eq. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 16. Титановый сплав по п. 9, причем значение алюминиевого эквивалента сплава составляет от 7,0 до 8,0, а значение молибденового эквивалента сплава составляет от 6,0 до 7,0, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)], а молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].16. Titanium alloy according to claim 9, wherein the value of the aluminum equivalent of the alloy is from 7.0 to 8.0, and the value of the molybdenum equivalent of the alloy is from 6.0 to 7.0, while the aluminum equivalent is calculated by the formula Al eq. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ], and the molybdenum equivalent is calculated by the formula Mo equiv. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 17. Титановый сплав по п. 16, причем титановый сплав состоит из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава:17. Titanium alloy according to claim 16, wherein the titanium alloy consists of, in weight percent based on the total weight of the alloy: 8,6-9,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия;8.6-9.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 4,6-5,4 олова;4.6-5.4 tin; 3,0-3,9 алюминия;3.0-3.9 aluminum; 2,0-3,0 молибдена;2.0-3.0 molybdenum; 2,6-3,4 циркония;2.6-3.4 zirconium; 0-0,4 железа;0-0.4 iron; 0-0,25 кислорода;0-0.25 oxygen; 0-0,05 азота;0-0.05 nitrogen; 0,001-0,07 углерода;0.001-0.07 carbon; титана; и titanium; and примесей.impurities. 18. Титановый сплав по п. 16, причем титановый сплав состоит из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава:18. Titanium alloy according to claim 16, wherein the titanium alloy consists of, in mass percent based on the total weight of the alloy: 10,6-11,4 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из ванадия и ниобия;10.6-11.4 of one or more elements selected from the group consisting of vanadium and niobium; 6,6-7,4 олова;6.6-7.4 tin; 2,0-3,4 алюминия;2.0-3.4 aluminium; 1,0-2,0 молибдена;1.0-2.0 molybdenum; 1,6-2,4 циркония;1.6-2.4 zirconium; 0-0,4 железа;0-0.4 iron; 0-0,25 кислорода;0-0.25 oxygen; 0-0,05 азота;0-0.05 nitrogen; 0,001-0,07 углерода;0.001-0.07 carbon; титана; и titanium; and примесей.impurities. 19. Титановый сплав по п. 9, причем титановый сплав обладает пределом прочности при растяжении (UTS), составляющим по меньшей мере 170 ksi при комнатной температуре, и причем предел прочности при растяжении и относительное удлинение титанового сплава удовлетворяют уравнению19. The titanium alloy of claim 9, wherein the titanium alloy has a tensile strength (UTS) of at least 170 ksi at room temperature, and wherein the tensile strength and elongation of the titanium alloy satisfy the equation (7,5 × удлинение в %) + UTS ≥ 260,5.(7.5 × elongation in %) + UTS ≥ 260.5. 20. Способ термической обработки титанового сплава, включающий:20. A method for heat treatment of a titanium alloy, including: обработку титанового сплава на твердый раствор при температуре от 760°С до 840°С в течение 2-4 часов;treatment of the titanium alloy for solid solution at a temperature of 760°C to 840°C for 2-4 hours; воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; air cooling of titanium alloy to ambient temperature; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение 8-16 часов; иaging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8-16 hours; and воздушное охлаждение титанового сплава,air cooling titanium alloy, причем титановый сплав имеет состав, указанный в п. 9.moreover, the titanium alloy has the composition specified in paragraph 9. 21. Титановый сплав, состоящий из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава:21. Titanium alloy, consisting of, in mass percent based on the total mass of the alloy: 2,0-5,0 алюминия;2.0-5.0 aluminum; от более 3,0 до 8,0 олова;from more than 3.0 to 8.0 tin; 1,0-5,0 циркония;1.0-5.0 zirconium; 8,6-11,4 ванадия;8.6-11.4 vanadium; от 0 до в сумме 16,0 одного или более элементов, выбранных из группы, состоящей из кислорода, ванадия, молибдена, ниобия, железа, меди и азота;from 0 to a total of 16.0 of one or more elements selected from the group consisting of oxygen, vanadium, molybdenum, niobium, iron, copper and nitrogen; 0,001-0,07 углерода;0.001-0.07 carbon; титана; иtitanium; and примесей.impurities. 22. Титановый сплав по п. 21, причем сумма содержаний ванадия и ниобия в сплаве составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 6,0 до 12,0.22. Titanium alloy according to claim 21, wherein the sum of the contents of vanadium and niobium in the alloy is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 6.0 to 12.0. 23. Титановый сплав по п. 21, причем содержание молибдена в сплаве составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 0,1 до 5,0.23. The titanium alloy of claim 21, wherein the molybdenum content of the alloy is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 0.1 to 5.0. 24. Титановый сплав по п. 21, причем значение алюминиевого эквивалента титанового сплава составляет от 6,0 до 9,0, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)].24. Titanium alloy according to claim 21, wherein the value of the aluminum equivalent of the titanium alloy is from 6.0 to 9.0, while the aluminum equivalent is calculated according to the formula Al equiv. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ]. 25. Титановый сплав по п. 21, причем значение молибденового эквивалента титанового сплава составляет от 5,0 до 10,0, при этом молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].25. Titanium alloy according to claim. 21, and the value of the molybdenum equivalent of the titanium alloy is from 5.0 to 10.0, while the molybdenum equivalent is calculated according to the formula Mo eq. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 26. Титановый сплав по п. 21, причем значение алюминиевого эквивалента титанового сплава составляет от 6,0 до 9,0, а значение молибденового эквивалента титанового сплава составляет от 5,0 до 10,0, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)], а молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].26. Titanium alloy according to claim 21, wherein the value of the aluminum equivalent of the titanium alloy is from 6.0 to 9.0, and the value of the molybdenum equivalent of the titanium alloy is from 5.0 to 10.0, while the aluminum equivalent is calculated by the formula Al eq . . = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ], and the molybdenum equivalent is calculated by the formula Mo equiv. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 27. Титановый сплав по п. 26, причем в титановом сплаве:27. Titanium alloy according to claim 26, and in the titanium alloy: сумма содержаний ванадия и ниобия составляет от 6,0 до 12,0; the sum of the contents of vanadium and niobium is from 6.0 to 12.0; содержание молибдена составляет от 0,1 до 5,0;the molybdenum content is from 0.1 to 5.0; содержание железа составляет от 0,01 до 0,30;the iron content is from 0.01 to 0.30; содержание кислорода составляет от 0,005 до 0,3; иthe oxygen content is from 0.005 to 0.3; and содержание азота составляет от 0,001 до 0,03,nitrogen content is from 0.001 to 0.03, все в массовых процентах в расчете на общую массу титанового сплава.all in weight percent based on the total weight of the titanium alloy. 28. Титановый сплав по п. 27, причем сумма содержаний алюминия, олова и циркония составляет, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава, от 8 до 15.28. Titanium alloy according to claim 27, wherein the sum of the contents of aluminum, tin and zirconium is, in weight percent based on the total weight of the alloy, from 8 to 15. 29. Титановый сплав по п. 27, причем отношение значения алюминиевого эквивалента к значению молибденового эквивалента титанового сплава составляет от 0,6 до 1,3, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)], а молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].29. Titanium alloy according to claim 27, wherein the ratio of the aluminum equivalent value to the molybdenum equivalent value of the titanium alloy is from 0.6 to 1.3, while the aluminum equivalent is calculated by the formula Al eq. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ], and the molybdenum equivalent is calculated by the formula Mo equiv. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ]. 30. Титановый сплав по п. 21, причем титановый сплав обладает пределом прочности при растяжении (UTS), составляющим по меньшей мере 170 ksi при комнатной температуре, и причем предел прочности при растяжении и относительное удлинение титанового сплава удовлетворяют уравнению30. The titanium alloy of claim 21, wherein the titanium alloy has a tensile strength (UTS) of at least 170 ksi at room temperature, and wherein the tensile strength and elongation of the titanium alloy satisfy the equation (7,5 × удлинение в %) + UTS ≥ 260,5.(7.5 × elongation in %) + UTS ≥ 260.5. 31. Способ термической обработки титанового сплава, включающий: 31. A method for heat treatment of a titanium alloy, including: обработку титанового сплава на твердый раствор при температуре от 760°С до 840°С в течение 2-4 часов;treatment of the titanium alloy for solid solution at a temperature of 760°C to 840°C for 2-4 hours; воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; air cooling of titanium alloy to ambient temperature; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение 8-16 часов; иaging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8-16 hours; and воздушное охлаждение титанового сплава,air cooling titanium alloy, причем титановый сплав имеет состав, указанный в п. 21.moreover, the titanium alloy has the composition specified in paragraph 21. 32. Способ термической обработки титанового сплава, включающий: 32. The method of heat treatment of titanium alloy, including: обработку титанового сплава на твердый раствор в диапазоне температур от бета-перехода минус 10°С до бета-перехода минус 100°С в течение 2-4 часов; treatment of the titanium alloy for a solid solution in the temperature range from the beta transition minus 10°C to the beta transition minus 100°C for 2-4 hours; воздушное охлаждение или вентиляторное воздушное охлаждение титанового сплава до температуры окружающей среды; air cooling or fan air cooling of titanium alloy to ambient temperature; старение титанового сплава при температуре от 482°С до 593°С в течение 8-16 часов; иaging titanium alloy at a temperature of 482°C to 593°C for 8-16 hours; and воздушное охлаждение титанового сплава, air cooling titanium alloy, причем титановый сплав имеет состав, указанный в п. 21.moreover, the titanium alloy has the composition specified in paragraph 21. 33. Титановый сплав, состоящий из, в массовых процентах в расчете на общую массу сплава:33. Titanium alloy, consisting of, in mass percent based on the total mass of the alloy: 2,0-5,0 алюминия;2.0-5.0 aluminum; 3,0-8,0 олова; 3.0-8.0 tin; 1,0-5,0 циркония;1.0-5.0 zirconium; 8,6-11,4 ванадия;8.6-11.4 vanadium; 0,1-5,0 молибдена;0.1-5.0 molybdenum; 0,01-0,40 железа;0.01-0.40 iron; 0,005-0,3 кислорода;0.005-0.3 oxygen; 0,001-0,07 углерода;0.001-0.07 carbon; 0,001-0,03 азота;0.001-0.03 nitrogen; необязательно, ниобия и меди, при этом общее содержание кислорода, молибдена, ниобия, железа, меди, азота и углерода составляет не более 16,0; optionally, niobium and copper, while the total content of oxygen, molybdenum, niobium, iron, copper, nitrogen and carbon is not more than 16.0; титана; иtitanium; and примесей,impurities причем значение алюминиевого эквивалента составляет от 6,0 до 9,0, аmoreover, the value of the aluminum equivalent is from 6.0 to 9.0, and значение молибденового эквивалента составляет от 5,0 до 10,0,the value of the molybdenum equivalent is from 5.0 to 10.0, при этом алюминиевый эквивалент рассчитан по формуле Alэкв. = Al(мас. %) + [(1/6)×Zr(мас. %)] + [(1/3)×Sn(мас. %)] + [10×O(мас. %)], а молибденовый эквивалент рассчитан по формуле Moэкв. = Mo(мас. %) + [(1/5)×Ta(мас. %)] + [(1/3,6)×Nb(мас. %)] + [(1/2,5)×W(мас. %)] + [(1/1,5)×V(мас. %)] + [1,25×Cr(мас. %)] + [1,25×Ni(мас. %)] + [1,7×Mn(мас. %)] + [1,7×Co(мас. %)] + [2,5×Fe(мас. %)].while the aluminum equivalent is calculated by the formula Al equiv. = Al (wt%) + [(1/6)×Zr (wt%) ] + [(1/3)×Sn (wt%) ] + [10×O (wt%) ], and the molybdenum equivalent is calculated by the formula Mo equiv. = Mo (wt%) + [(1/5)×Ta (wt%) ] + [(1/3.6)×Nb (wt%) ] + [(1/2.5)×W (wt%) ] + [(1/1.5)×V (wt%) ] + [1.25×Cr (wt%) ] + [1.25×Ni (wt%) ] + [1.7×Mn (wt%) ] + [1.7×Co (wt%) ] + [2.5×Fe (wt%) ].
RU2020139805A 2018-05-07 2019-03-28 High-strength titanium alloys RU2774671C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/972,319 2018-05-07

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2022112688A Division RU2022112688A (en) 2018-05-07 2019-03-28 HIGH STRENGTH TITANIUM ALLOYS

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020139805A RU2020139805A (en) 2022-06-07
RU2774671C2 true RU2774671C2 (en) 2022-06-21

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798517C1 (en) * 2022-12-20 2023-06-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Low alloy titanium alloy

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2893864A (en) * 1958-02-04 1959-07-07 Harris Geoffrey Thomas Titanium base alloys
RU2169782C1 (en) * 2000-07-19 2001-06-27 ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Titanium-based alloy and method of thermal treatment of large-size semiproducts from said alloy
JP2005320570A (en) * 2004-05-07 2005-11-17 Kobe Steel Ltd alpha-beta TITANIUM ALLOY WITH EXCELLENT MACHINABILITY
RU2581332C2 (en) * 2010-09-23 2016-04-20 ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2893864A (en) * 1958-02-04 1959-07-07 Harris Geoffrey Thomas Titanium base alloys
RU2169782C1 (en) * 2000-07-19 2001-06-27 ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Titanium-based alloy and method of thermal treatment of large-size semiproducts from said alloy
JP2005320570A (en) * 2004-05-07 2005-11-17 Kobe Steel Ltd alpha-beta TITANIUM ALLOY WITH EXCELLENT MACHINABILITY
RU2581332C2 (en) * 2010-09-23 2016-04-20 ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ, ИНК. High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798517C1 (en) * 2022-12-20 2023-06-23 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Low alloy titanium alloy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11674200B2 (en) High strength titanium alloys
US11920231B2 (en) Creep resistant titanium alloys
US11384413B2 (en) High temperature titanium alloys
RU2774671C2 (en) High-strength titanium alloys
RU2772375C2 (en) High-temperature titanium alloys