SK288792B6 - Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch - Google Patents

Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch Download PDF

Info

Publication number
SK288792B6
SK288792B6 SK50031-2018A SK500312018A SK288792B6 SK 288792 B6 SK288792 B6 SK 288792B6 SK 500312018 A SK500312018 A SK 500312018A SK 288792 B6 SK288792 B6 SK 288792B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
tial
melting
alloys
temperature
graphite
Prior art date
Application number
SK50031-2018A
Other languages
English (en)
Other versions
SK500312018A3 (sk
Inventor
Juraj Lapin
Tomáš Čegan
Ivo Szurman
Miroslav Kursa
Original Assignee
Ustav Materialov A Mech Strojov Sav
Vs Banska Technicka Univerzita Ostrava
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 Ustav Materialov A Mech Strojov Sav, Vs Banska Technicka Univerzita Ostrava filed Critical Ustav Materialov A Mech Strojov Sav
Priority to SK50031-2018A priority Critical patent/SK288792B6/sk
Priority to PCT/SK2019/000002 priority patent/WO2020013767A1/en
Priority to CZ202149A priority patent/CZ309263B6/cs
Publication of SK500312018A3 publication Critical patent/SK500312018A3/sk
Publication of SK288792B6 publication Critical patent/SK288792B6/sk

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/003—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals by induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/04—Refining by applying a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces
    • H05B6/26—Crucible furnaces using vacuum or particular gas atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/10—Inert gases
    • B22F2201/11—Argon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/20—Use of vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/07—Treatment under specific physical conditions by induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408—Light metal alloys
    • C22C1/0416—Aluminium-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • C22C1/0458—Alloys based on titanium, zirconium or hafnium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/10—Crucibles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)

Abstract

Opísaný je spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v rozsahu od 0,09 do 0,29 hmotn. %, pri ktorom sa intermetalické zliatiny γ-TiAl s obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % a objemom 100 cm3 tavia v tégliku z izostaticky lisovaného grafitu s minimálnou hustotou 1,8 g/cm3, nízkou otvorenou pórovitosťou < 2 % a strednou zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 μm. Tavenie zliatin γ-TiAl sa uskutočňuje vo vákuovej indukčnej peci pomocou strednofrekvenčného indukčného ohrevu so strednofrekvenčným induktorom s výkonom 20 až 30 kW a frekvenciou v rozsahu od 20 do 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu minimálnej čistoty 99,995 %. Podtlak vo vákuovej komore indukčnej pece čiastočne naplnenej argónom je v rozsahu od 1 do 10 kPa.

Description

Oblasť techniky
Vynález patrí do oblasti fyzikálnej metalurgie a týka sa spôsobu kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom priamo v priebehu ich indukčného tavenia v grafitových téglikoch. Cieľom vynálezu je dosiahnutie požadovaného a reprodukovateľného obsahu uhlíka vo finálnych odliatkoch kontrolou technologických parametrov ich indukčného tavenia.
Doterajší stav techniky
Intermetalické zliatiny γ-TiAl sa vyznačujú nízkou hustotou, vysokou špecifickou pevnosťou a dobrou odolnosťou proti oxidácii. Najväčším problémom širšieho využitiy týchto zliatin v praxi je problematická výroba súčiastok, ich vysoká cena a nízka pevnosť pri teplotách vyšších ako 800 °C. Presné odlievanie predstavuje nákladovo najefektívnejšiu metódu výroby komponentov zo zliatin γ- TiAl. Na tavenie a odlievanie zliatin γ-TiAl sa spravidla používajú vákuové indukčné pece buď s keramickým téglikom, alebo so studeným téglikom chladeným vodou (ISM - induction skull melting).
ISM proces tavenia umožňuje prípravu zliatin γ-TiAl s obsahom kyslíka nižším ako 0,02 hmotnostných percent (ďalej v texte len hmotn. %). Ide však o veľmi nákladnú technológiu, najmä prevysokú obstarávaciu cenu taviacej pece a jej neekonomickú prevádzku, nakoľko podstatná časť energie potrebnej na tavenie je prevedená na odpadové teplo do chladiacej vody. Navyše chladné steny studených téglikov sú tepelne neefektívne a zabraňujú dosiahnuť požadovanú teplotu prehriatia taveniny, ktorá je potrebná na dokonalé vyplnenie zložitých foriem Vplyvom nízkeho prehriatia taveniny sa zvyšuje zmätkovitosť odliatkov v priebehu ich výroby, čo výrazne prispieva k zvyšovaniu ceny komponentov zo zliatin γ-TiAl.
Počas tavenia a odlievania v téglikoch (AI2O3, Y2O3, Ζ1Ό2. CaO) dochádza k zvýšeniu obsahu kyslíka v zliatinách, ktorý má nepriaznivý vplyv na mechanické vlastnosti. Z hľadiska termodynamickej stability sa ako najvhodnejšia oxidická keramika javí Y2O3. Táto keramika je však drahá, zvyšuje celkové náklady na výrobu odliatkov a navyše nie je úplne rezistentná proti taveninám γ-TiAl. Grafitové tégliky, ktoré sú relatívne lacné, nie sú odporúčané na tavenie zliatin γ-TiAl z dôvodu vysokej kontaminácie zliatiny uhlíkom a tvorby veľkých primárnych karbidických častíc, ktoré spôsobujú výrazný pokles hodnôt mechanických vlastností. Na zvýšenie vysoko teplotnej pevnosti zliatin γ-TiAl sa však v súčasnosti používa legovanie uhlíkom v rozsahu od 0,06 do 0,2 hmotn. %, ktoré vedie k tvorbe jemných karbidických precipitátov. Uhlík sa do zliatin pridáva v priebehu ich metalurgickej prípravy. Tavenie týchto zliatin sa potom realizuje buď metódou ISM, alebo indukčným tavením v keramických téglikoch, po ktorom nasleduje spravidla odlievanie do keramických alebo trvalých foriem
Z literatúry je známy spôsob prípravy odliatkov zliatin TÍ-47A1 (at. %) s použitím vákuovej indukčnej pece tavením v grafitových téglikoch. Tavenie bolo uskutočnené v ochrannej atmosfére argónu. Vo výs ledných odliatkoch sa sledoval obsah kyslíka, uhlíka a karbidov v závislosti od rozdielneho času stabilizácie taveniny, ktorá sa realizovala v rozsahu od 30 s do 90 s. Predkladané riešenie umožňuje dosiahnuť požadovaný obsah uhlíka v odliatkoch na báze γ-TiAl kontrolovaným a reprodukovateľným spôsobom, čo je principiálne odlišné riešenie od stochastického postupu opísaného v dokumente „Cegan T., et al.: Effect of TÍ2AlCparticles on the microstructure and elevated temperature deformation properties of γ-TiAl alloys, MTAEC9, vol. 48 (6), p. 831 - 835, 2014, UDK 669.04:548.4“; pozri časť2., 3.1, tab. 1.
Dokument „Szurman L, et al.; Preparation of Alloys Based on Intermetallic Compounds by VIM with Centrifugal Casting. METAL 2015: 24th International Conference on Metallurgy and Materials: Conference Proceedings: June 3rd-5th 2015, Brno, Czech Republic, EU, Tanger, 2015, p. 1700 - 1705, ISBN 978-8087294-62-8“ opisuje prípravu zliatin na báze intermetalických zlúčenín metódou vákuového indukčného tavenia (VIM) spojeného s odstredivým odlievaním Podľa tohto dokumentu intermetaliká na báze Ti-Al, Ti-Ni, Fe-Al, Ni-Al a ďalšie systémy vyžadujú špecifické podmienky počas tavenia vo vysokofrekvenčnej indukčnej vákuovej peci, najmä materiál téglika a usporiadanie vsádzky. Najčastejšou technológiou odlievania je gravitačné odlievanie. Ďalšou možnosťou, často používanou v praxi, je odstredivé odlievanie. Kombináciou VIM a odstredivého odlievania je možno ekonomicky pripravovať presné odliatky v relatívne kompaktnom systéme, rovnako s použitím ochranného plynu alebo vákua. Dokument je zameraný na štúdium spôsobu tavenia a odstredivého odlievania zliatin Ti-Ni-X aTi-Al-X s použitím grafitový ch téglikov.
Ďalší dokument „Cegan T., et al.; Preparation of TiAl-based Alloys by Induction Melting in Gráp hite Crucibles, Kovové Materiály 53 (2), 2015, p. 69 - 78, DOI; 10.4149/km_2015_2_69“ sa týka prípravy zliatin na báze TiAl indukčným tavením v grafitových téglikoch a odlievaním do grafitových foriem V abstrakte sa uvádza, že tavenie v grafitových téglikoch vedie k zvýšeniu obsahu uhlíka z hodnoty 0,046 hmotn. % na 0,102 hmotn. % a obsah kyslíka sa pohybuje medzi 0,033 až 0,078 hmotn. %. Vzávere citovaného dokumentu sa uvádza, že indukčné tavenie v grafitových téglikoch a odstredivé odlievanie do grafitových foriem je možné považovať za vhodnú metódu prípravy zliatin na báze TiAl. Z tohto a z predchádzajúceho doku
S K 288792 B6 mentu je zrejmé, že autori nezvládli proces kontroly obsahu uhlíka v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch a odlievania zliatin γ- TiAl do grafitových foriem Nízky obsah uhlíka v ingotoch publikovaných v týchto prácach je len výsledkom náhodného a nereprodukovateľného procesu.
Dokument „Jovanovic M. T., et al.: Precision cast Ti-based alloys - microstmcture and mechanical properties. Metallurgical & Materials Engineering, Vol 15 (1) 2009 p. 53 - 69“ opisuje prípravu klasickej titánovej zliatiny so zložením TÍ-6A1-4V a tiež zliatiny na báze γ-TiAl metódou indukčného tavenia v grafitovom tégliku a odstredivého odlievania do keramickej formy. V priebehu tavenia sa na tavenie síce využíva grafitový téglik, ale jeho presné chemické zloženie a vlastnosti (typ použitého grafitu, hustota, otvorená pórovitosť, stredná veľkosť zrna) nie sú vôbec charakterizované. Navyše povrch grafitového téglika je upravený plazmovým nástrekom na báze Y2O3. V uvedenom dokumente nie sú uvedené výsledné obsahy uhlíka a ani nie je jasné, či použitá ochranná vrstva Y2O3 zabránila kontaminácii zliatin uhlíkom Z dokumentu je zrejmé, že autori nevyužívali reakciu medzi grafitovým téglikom a taveninou na kontrolované zvýšenie obsahu uhlíka v skúmaných zliatinách, ale snažili sa zabrániť tomuto typu reakcie pomocou ochranného plazmového nástreku Y2O3 naneseného na steny grafitových téglikov a použitím keramických foriem na odstredivé odlievanie.
Európsky patent č. 1939566 Al rieši problém súvisiaci s použitím grafitových téglikov pri tavení vysokoreaktívnych zliatin, ako sú TiAl. V jednej časti sa uvádza, že použitím keramických téglikov dochádza ku kontaminácii zliatiny TiAl kyslíkom a rovnako v prípade použitia grafitových téglikov dochádza ku kontaminácii zliatiny TiAl uhlíkom Zníženie kontaminácie uhlíkom je možné dosiahnuť použitím ochrannej vrstvy v grafitovom tégliku. Vjednej časti je uvedené, že vo všeobecnosti sa teplota tavenia zliatin nabáze TiAl pohybuje v rozsahu od 1 370 °C do 1 700 °C. Tento dokument rieši problém vytvárania ochranných vrstiev na povrchu grafitových téglikoch použitých na tavenie reaktívnych zliatin vrátane zliatin nabáze TiAl. Cieľom tohto dokumentu je zabrániť kontaktu medzi taveninou a grafitom alebo aspoň minimalizovať interakciu taveniny s grafitom, aby sa vylúčila alebo minimalizovala kontaminácia zliatin uhlíkom Predkladané riešenie v tomto patente je principiálne odlišné. Podstatou predloženého riešenia je zabezpečiť kontakt taveniny s povrchom grafitového téglika, kontrolovať obohatenie taveniny uhlíkom na požadovanú úroveň riadením parametrov tavenia a odlievania a pripraviť odliatky s požadovaný m obsahom uhlíka, ktorý zabezpečí zlepšenie ich vy sokoteplotných mechanických vlastností.
Predkladané riešenie kontrolovaného legovania uhlíkom vysoko reaktívnych zliatin na báze γ-TiAl v priebehu ich indukčného tavenia a odstredivého odlievania je originálne a nie je možné sa k nemu dopracovať na základe predtým citovaných dokumentov a ani žiadnou kombináciou informácií uvedených v týchto dokumentoch. Prvé dokumenty opisujú stochastické procesy kontaminácie odliatkov na báze TiAl uhlíkom v priebehu ich indukčného tavenia a odlievania bez uvedenia termodynamických súvislostí tohto procesu a bez vzájomnej previazanosti so všetkými kľúčovými metalurgickými parametrami. Posledný dokument má navyše úplne iné zameranie, pretože jeho účelom je zabrániť kontaminácii reaktívnych zliatin uhlíkom alebo aspoň ju minimalizovať vytvorením ochranných vrstiev na povrchu grafitových téglikov. Postupy uvedené v poslednom dokumente v podstate zabraňujú legovať zliatiny γ-TiAl uhlíkom v priebehu ich indukčného tavenia a odlievania.
Čínska patentová prihláška „CN 1676658 A (HARBIN POLYTECHNÍK UNIV, HARBIN INŠTITÚTE OF TECHNOLOGY) 2005-10-05“ rieši povrchové spracovanie zliatiny na báze Ti-Al, pri ktorom sa zliatina tepelne spracováva pri teplotách medzi 800 až 1 500 °C a tlaku od 1 do 300 MPa v grafitovej nádobe alebo v nádobe obsahujúcej grafitový materiál. Čas tavenia zliatiny je 1 min. až 20 hod. Cieľom uvedeného spôsobuje zlepšenie povrchových vlastností zliatiny.
V ďalšej čínskej patentovej prihláške „CN 104264012 A (NORTHWEST INŠTITÚTE FOR NONFERROUS METAL RESEARCH) 2015-01-07“ je opísaný spôsob prípravy zliatiny s obsahom Al, Nb, Mo a Ti, kde pripravený ingot zliatiny sa spracuje v tégliku, ktorý môže byť vyrobený z grafitu, vo vákuovej indukčnej peci, v inertnej atmosfére argónu.
Podstata vynálezu
Podstatou predkladaného vynálezu je spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v rozsahu od 0,09 hmotn. % do 0,29 hmotn. %, ktorý spočíva v tom, že intermetalická zliatina γ-TiAl chemického zloženia Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %), s obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % a objemom 100 cm3 sa tavila v tégliku z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a strednou zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm, pričom tavenie zliatin γ-TiAl sa uskutočňuje vo vákuovej indukčnej peci pomocou strednofrekvenčného indukčného ohrevu so strednofrekvenčným induktorom s výkonom 20 až 30 kW a frekvenciou v rozsahu od 20 do 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu minimálnej čistoty 99,995 %, pričom podtlak vo vákuovej komore indukčnej pece čiastočne naplnenej argónomje v rozsahu 1 až 10 kPa.
S K 288792 B6
Podstata vynálezu spočíva ďalej v tom, že ohrev zliatiny γ-TiAl na teplotu tavenia sa zabezpečuje postupnýmzvyšovaním výkonu induktora pri dodržaní rýchlosti ohrevu od 90 do 100 °C/min.
Pojem „teplota tavenia“ znamená teplotný interval medzi teplotou solidu (teplota, pri ktorej začína tavenie zliatiny) a teplotou liquidu (teplota, pri ktorej je zliatina úplne roztavená).
Celkový čas od začiatku tavenia (prvý náznak taveniny) až po dosiahnutie zvolenej teploty prehriatia taveniny je maximálne 60 s, čo zodpovedá rýchlosti ohrevu zliatiny rozsahu od 150 do 200 °C/min. v závislosti od zvolenej teploty prehriatia taveniny.
Podľa ďalšieho aspektu vy nálezu teplota prehriatia taveniny je v rozsahu od 1 650 do 1 700 °C.
Podľa ešte ďalšieho aspektu vynálezu čas stabilizácie taveniny na teplote prehriatia je v rozsahu od 20 do 90 s v závislosti od teploty taveniny a požadovaného obsahu uhlíka vo finálnom odliatku.
Z teoretického hľadiska je predkladaný vynález založený na termochemickej reakcii, ktorá prebieha medzi taveninou γ-TiAl a grafitovým téglikom v priebehu indukčného tavenia. Z praktického hľadiska je predkladaný vynález založený na vypracovaní technologického postupu indukčného tavenia zliatin γ-TiAl a definovaní parametrov tohto postupu, ktoré ovplyvňujú termochemickú reakciu medzi taveninou a grafitovým téglikom
Technologické parametre, ktoré ovplyvňujú zásadným spôsobom obsah uhlíka v zliatine Ti-28,6A1-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) v priebehu indukčného tavenia sú nasledujúce: (i) typ použitého grafitového téglika. (u) typ indukčného ohrevu, (in) rýchlosť ohrevu zliatiny na teplotu prehriatia, (iv) teplota prehriatia taveniny a (v) čas stabilizácie taveniny na teplote prehriatia. Navrhovaný technologický postup špecifikuje tieto technologické parametre takto:
(i) Téglik na indukčné tavenie musí byť vyrobený z izostaticky lisovaného grafitu s minimálnou hustotou 1,8 g/cm3, nízkou otvorenou pórovitosťou (< 2 %) a strednou zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm (ii) Na tavenie je potrebné použiť vákuovú indukčnú pec vybavenú strednofrekvenčným induktorom s výkonom 20 až 30 kW (pre objem vsádzky 100 cm3) a frekvenciou okolo 20 - 30 kHz. Počiatočný obsah kyslíka v zliatine γ-TiAl nesmie byť vyšší ako 0,05 hmotn. %.
(iii) Zliatina musí byť ohrievaná rýchlosťou 90 - 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Tavenie prebieha v ochrannej atmosfére argónu minimálnej čistoty 99,995 %.
(iv) Hodnota tlaku vákua vo vákuovej komore nesmie byť nižšia ako 1 kPa, aby sa zabránilo odparovaniu hliníka v priebehu tavenia. Optimálne hodnoty vákua sú v rozsahu od 1 kPa do 10 kPa.
(v) Celkový čas od začiatku tavenia (prvý náznak taveniny) až po dosiahnutie zvolenej teploty prehriatia taveniny je maximálne 60 s, čo zodpovedá rýchlosti ohrevu v rozsahu od 150 do 200 °C/min. v závislosti od zvolenej teploty prehriatia taveniny.
(vi) Teplota prehriatia taveniny musí byť v rozsahu od 1 650 do 1 700 °C.
(vii) Čas stabilizácie taveniny na teplote prehriatia je v rozsahu od 20 do 90 s v závislosti od teploty taveniny a požadovaného obsahu uhlíka vo finálnom odliatku.
(vin) Po stabilizácu na teplote prehriatia musí nasledovať odstredivé odliatie taveniny do dutiny studenej grafitovej formy s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm pri odstredivých otáčkach 250 ot./min.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potomnasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zlievarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,09 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 2
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induk
S K 288792 B6 tora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,10 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 3
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,19 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 4
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm. Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,18 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 5
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm. Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,23 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 6
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potomnasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,22 ± 0,02) hmotn. %.
S K 288792 B6
Príklad 7
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,12 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 8
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zlievarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,11 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 9
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zlievarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,22 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 10
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,22 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 11
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora.
S K 288792 B6
Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/nrin. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,29 ± 0,02) hmotn. %.
Príklad 12
Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,28 ± 0,02) hmotn. %.
Ako ukazujú príklady uskutočnenia vynálezu (príklady 1 až 12), experimentálne namerané obsahy uhlíka v odliatych valcových vzorkách sa menili v rozsahu od 0,09 do 0,29 hmotn. % v závislosti od teploty taveniny a času stabilizácie taveniny od teploty prehriatia. Na základe experimentálnych meraní sa určila závislosť medzi obsahomuhlíka v odhatkoch ac (y hmotn. %), absolútnou teplotou prehriatia taveniny T (v kelvinoch) a časom stabilizácie taveniny na teplote prehriatia t (v sekundáchjv tvare í 132941 ň ac = 65.815ŕu’6 exp - (1) .
V 8 3147'/
Namerané obsahy uhlíka spĺňajú kinetickú rovnicu popisujúcu závislosť obsahu uhlíka od teploty prehriatia a času výdrže taveniny od teploty prehriatia taveniny, čo umožňuje reprodukovateľnýmspôsobomlegovať odliatky zo zliatin γ-TiAl uhlíkom, ktorý sa realizuje v priebehu indukčného tavenia v grafitových téglikoch na základe navrhnutého a experimentálne overeného technologického postupu.
Priemyselná využiteľnosť
Ide o nový technologický spôsob legovania zliatin γ-TiAl v priebehu ich indukčného tavenia v grafitových téglikoch. Využitie grafitových téglikov na tavenie výrazne zníži výrobné náklady a zabezpečí kontrolované a reprodukovateľné legovanie zliatin γ-TiAl uhlíkom v rozsahu od 0,09 do 0,29 hmotn. %. Tento obsah uhlíka zabezpečí spevnenie tuhého roztoku a precipitačné spevnenie zliatin γ-TiAl, čím sa zlepšia ich vysokoteplotné mechanické vlastnosti. Navrhnutý technologický postup indukčného tavenia kombinovaného s odstredivým odlievaním je možné použiť aj na výrobu presných odliatkov, napr. obežných kohes turbodúchadiel spaľovacích motorov, turbínových lopatiek alebo výfukových ventilov pre spaľovacie motory.

Claims (5)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v rozsahu od 0,09 do 0,29 hmotn. %, vyznačujúci sa tým, že intermetalické zliatiny γ-TiAl s obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % a objemom 100 cm3 sa tavia v tégliku z izostaticky lisovaného grafitu s minimálnou hustotou 1,8 g/cm3, nízkou otvorenou pórovitosťou < 2 % a strednou zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm, pričom tavenie zliatin γ-TiAl sa uskutočňuje vo vákuovej indukčnej peci pomocou strednofrekvenčného indukčného ohrevu so stredno frekvenčným induktorom s výkonom 20 až 30 kW a frekvenciou rozsahu od 20 do 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu minimálnej čistoty 99,995 %, pričom podtlak vo vákuovej komore indukčnej pece čiastočne naplnenej argónom je v rozsahu od 1 do 10 kPa.
  2. 2. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ohrev zliatin γ-TiAl na teplotu tavenia sa zabezpečuje postupným zvyšovaním výkonu induktora pri dodržaní rýchlosti ohrevu od 90 do 100 °C/min.
  3. 3. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že po dosiahnutí teploty tavenia je celkový čas od začiatku vytvárania taveniny až po dosiahnutie zvolenej teploty prehriatia taveniny maximálne 60 s, čo zodpovedá rýchlosti ohrevu zliatiny v rozsahu od 150 do 200 °C7min. v závislosti od zvolenej teploty prehriatia taveniny.
  4. 4. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že teplota prehriatia taveniny je v rozsahu od 1 650 do 1 700 °C.
  5. 5. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že po dosiahnutí zvolenej teploty prehriatia sa tavenina stabilizuje na teplote prehriatia na čas v rozsahu od 20 do 90 s, v závislosti od teploty taveniny a požadovaného obsahu uhlíka vo finálnom odliatku.
SK50031-2018A 2018-07-12 2018-07-12 Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch SK288792B6 (sk)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50031-2018A SK288792B6 (sk) 2018-07-12 2018-07-12 Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch
PCT/SK2019/000002 WO2020013767A1 (en) 2018-07-12 2019-07-03 METHOD OF CONTROLLED ALLOYING OF INTERMETALLIC γ-ΤiΑl ALLOYS WITH CARBON DURING VACUUM INDUCTION MELTING IN GRAPHITE CRUCIBLES
CZ202149A CZ309263B6 (cs) 2018-07-12 2019-07-03 Způsob kontrolovaného legování intermetalických slitin γ-TiAl uhlíkem v průběhu vakuového indukčního tavení v grafitových kelímcích

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50031-2018A SK288792B6 (sk) 2018-07-12 2018-07-12 Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK500312018A3 SK500312018A3 (sk) 2020-02-04
SK288792B6 true SK288792B6 (sk) 2020-11-03

Family

ID=67777381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50031-2018A SK288792B6 (sk) 2018-07-12 2018-07-12 Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch

Country Status (3)

Country Link
CZ (1) CZ309263B6 (sk)
SK (1) SK288792B6 (sk)
WO (1) WO2020013767A1 (sk)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113278810A (zh) * 2021-04-15 2021-08-20 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种真空感应炉熔化期冶炼控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3840769A1 (de) * 1988-12-03 1990-06-07 Shera Chemie Technik Gmbh Gusseinbettmasse bzw. gussfeineinbettmasse
US5299619A (en) * 1992-12-30 1994-04-05 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Method and apparatus for making intermetallic castings
US20070280328A1 (en) * 2006-05-30 2007-12-06 Howmet Corporation Melting method using graphite melting vessel
US20110094705A1 (en) * 2007-11-27 2011-04-28 General Electric Company Methods for centrifugally casting highly reactive titanium metals
AT509768B1 (de) * 2010-05-12 2012-04-15 Boehler Schmiedetechnik Gmbh & Co Kg Verfahren zur herstellung eines bauteiles und bauteile aus einer titan-aluminium-basislegierung
RU2607857C1 (ru) * 2015-07-23 2017-01-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида никеля

Also Published As

Publication number Publication date
CZ309263B6 (cs) 2022-06-29
WO2020013767A1 (en) 2020-01-16
CZ202149A3 (cs) 2021-03-03
SK500312018A3 (sk) 2020-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lapin et al. Processing, microstructure and mechanical properties of in-situ Ti3Al+ TiAl matrix composite reinforced with Ti2AlC particles prepared by centrifugal casting
Lapin et al. Effect of Y2O3 crucible on contamination of directionally solidified intermetallic Ti–46Al–8Nb alloy
Lapin et al. Microstructure and mechanical properties of cast in-situ TiAl matrix composites reinforced with (Ti, Nb) 2AlC particles
RU2490350C2 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БАЗОВОГО β-γ-TiAl-СПЛАВА
US20070280328A1 (en) Melting method using graphite melting vessel
KR101177963B1 (ko) 티탄 합금을 용융시키기 위한 도가니
Lapin et al. Vacuum induction melting and casting of TiAl-based matrix in-situ composites reinforced by carbide particles using graphite crucibles and moulds
CN102418025B (zh) 一种Nb-Si基多元合金的制备方法
JP2017537224A (ja) 低窒素で実質的に窒化物を含まないクロム並びにクロム及びニオブ含有ニッケル基合金を製造するための工程、並びに結果物であるクロム及びニッケル基合金
CN103526038B (zh) 一种高强度高塑性twip钢电渣重熔生产方法
Čegan et al. Preparation of TiAl-based alloys by induction melting in graphite crucibles
RU2607857C1 (ru) Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида никеля
RU2618038C2 (ru) Способ получения жаропрочного сплава на основе ниобия
CN104388714A (zh) 一种大尺寸钛铝金属间化合物铸锭的熔炼制备方法
Lee et al. Improvement in the microstructure and tensile properties of Inconel 718 superalloy by HIP treatment
SK288792B6 (sk) Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch
TW200811304A (en) Method of making sputtering target and target produced
Chang Optimization of pressure and soaking time of HIP treatment on 713LC cast superalloy
Zhao et al. Effect of HIP conditions on the microstructure of a near γ-TiAl+ W powder alloy
CN114480981B (zh) 一种纳米沉淀相增强的铁铬镍铝合金及其制备方法
Zhang et al. Spray forming and thermal processing for high performance superalloys
Saito et al. Large Scale cold crucible levitation melting furnace for titanium
CN113174545B (zh) 具有高温抗氧化的原位纳米颗粒增强FeCrB合金及其制备方法
Jovanović et al. Precision Cast Ti-based alloys—microstructure and mechanical properties
Dlouhý et al. Vacuum induction melting and investment casting technologies tailored to near-gamma TiAl alloys

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change of owner's name

Owner name: VYSOKA SKOLA BANSKA - TECHNICKA UNIVERZITA OST, CZ

Effective date: 20220208

Owner name: USTAV MATERIALOV A MECHANIKY STROJOV SAV, V. V, SK

Effective date: 20220208

QA4A Licence offer for patent

Effective date: 20220607