UA127192C2 - Високотемпературний титановий сплав і спосіб його виготовлення - Google Patents

Високотемпературний титановий сплав і спосіб його виготовлення Download PDF

Info

Publication number
UA127192C2
UA127192C2 UAA202007043A UAA202007043A UA127192C2 UA 127192 C2 UA127192 C2 UA 127192C2 UA A202007043 A UAA202007043 A UA A202007043A UA A202007043 A UAA202007043 A UA A202007043A UA 127192 C2 UA127192 C2 UA 127192C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
titanium alloy
alloy
titanium
equivalent value
molybdenum
Prior art date
Application number
UAA202007043A
Other languages
English (en)
Inventor
Джон В. Мантіон
Джон В. МАНТИОН
Девід Дж. Брайан
Дэвид Дж. БРАЙАН
Матіас Ґарсія-Авіла
Матиас Гарсия-Авила
Original Assignee
ЕйТіАй ПРОПЕРТІЗ ЕлЕлСі
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 ЕйТіАй ПРОПЕРТІЗ ЕлЕлСі, ЭйТиАй ПРОПЕРТИЗ ЭлЭлСи filed Critical ЕйТіАй ПРОПЕРТІЗ ЕлЕлСі
Publication of UA127192C2 publication Critical patent/UA127192C2/uk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C14/00Alloys based on titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Необмежувальний варіант здійснення титанового сплаву містить у масових відсотках із розрахунку на загальну масу сплаву: від 5,5 до 6,5 алюмінію, від 1,9 до 2,9 олова, від 1,8 до 3,0 цирконію, від 4,5 до 5,5 молібдену, від 4,2 до 5,2 хрому, від 0,08 до 0,15 кисню, від 0,03 до 0,20 кремнію, від більше 0 до 0,30 заліза, титан і домішки. Необмежувальний варіант здійснення титанового сплаву містить спеціальну добавку кремнію в поєднанні з деякими іншими легуючими добавками для досягнення значення алюмінієвого еквівалента щонайменше 8,9 і значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, яке, як спостерігалося, поліпшувало міцність на розрив при високих температурах. 26

Description

Галузь техніки
Даний опис винаходу стосується високотемпературних титанових сплавів.
Рівень техніки
Титанові сплави зазвичай демонструють високе співвідношення міцності і маси, є стійкими до корозії і стійкими до повзності при помірно високих температурах. Наприклад, сплав Ті-5А!- 4Мо-4Сті-251-27г (який також позначають як "сплав Ті-17", що має склад, зазначений в ОМ5
К58650) є комерційним сплавом, який широко використовують для застосувань в реактивних двигунах, що вимагають поєднання високої міцності, стійкості до втоми і ударної в'язкості при робочих температурах до 800 "РЕ (приблизно 427 "С). Інші приклади титанових сплавів, які використовуються для високотемпературних застосувань, включають сплав Ті-бАІ-25п-471-2Мо (що має склад, зазначений в ШМ5З К54620) та сплав Ті-ЗАІ-8М-6С1-4АМо-47ї (що також позначають як "Веїа-С", що має склад, зазначений в ШМ5 К58640). Однак в цих сплавах існують межі для опору повзності і/або міцності при розтягуванні при підвищених температурах. Тому виникла потреба в титанових сплавах, що мають поліпшену стійкість до повзності і/або межу міцності при розтягуванні при підвищених температурах.
Суть винаходу
Згідно з одним необмежувальним аспектом даного опису винаходу титановий сплав містить в масових відсотках (мас. 95), що базуються на загальній масі сплаву: від 5,5 мас. 95 до 6,5 мас. 95 алюмінію; від 1,9 мас. 95 до 2,9 мас. 95 олова; від 1,8 мас. 95 до 3,0 мас. 95 цирконію; від 4,5 мас. 95 до 5,5 мас. 95 молібдену; від 4,2 мас. 95 до 5,2 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 95 кисню; від 0,03 мас. 9о до 0,20 мас. 95 кремнію; від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 9о заліза; титан; і домішки.
Згідно із ще одним необмежувальним аспектом даного опису винаходу титановий сплав містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 5,1 мас. 95 до 6,1 мас. 95 алюмінію; від 2,2 мас. 95 до 3,2 мас. 95 олова; від 1,8 мас. 95 до 3,1 мас. 95 цирконію; від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 молібдену; від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 95 кисню; від 0,03 мас. 9о до 0,20 мас. 95 кремнію; від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 9о заліза; титан; і домішки.
Короткий опис графічних матеріалів
Зо Особливості та переваги сплавів, виробів і способів, що описані в даному документі, можуть бути краще зрозумілі з посиланням на графічні матеріали, що додаються, на яких: на фіг. 1 зображено графік, який ілюструє необмежувальний варіант здійснення способу обробки необмежувального варіанту здійснення титанового сплаву згідно 3 даним описом винаходу; на фіг. 2 наведено зображення, одержане за допомогою скануючої електронної мікроскопії (в режимі зворотного розсіювання електронів), титанового сплаву, обробленого згідно з фіг. 1, на якому "а" позначає первинну са-фазу, "Б" позначає межу зерен а-фази, "с" позначає пластинки а-фази, "а" позначає вторинну с-фазу, а "е" позначає силіцид; на фіг. З наведено зображення, одержане за допомогою скануючої електронної мікроскопії (в режимі зворотного розсіювання електронів), порівняльного обробленого на твердий розчин і зістареного титанового сплаву, на якому "а" позначає первинну а-фазу, "р" позначає межу зерен а-фази, "с" позначає пластинки с-фази, "а" позначає вторинну а-фазу; на фіг. 4 зображено графік залежності межі міцності при розтягуванні від температури для необмежувальних варіантів здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу, що порівнює ці властивості з порівняльним титановим сплавом і звичайними титановими сплавами; на фіг 5 зображено графік залежності межі плинності від температури для необмежувальних варіантів здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу, що порівнює ці властивості з порівняльним титановим сплавом і звичайними титановими сплавами; та на фіг. 6 наведено зображення, одержане за допомогою скануючої електронної мікроскопії (в режимі зворотного розсіювання електронів), необмежувального варіанту здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу, на якому "а" позначає межу зерна а-фази, "р" позначає пластинки а-фази, "с" позначає вторинну а-фазу та "а" позначає силіцид.
Для читача повинні бути зрозумілими вищевикладені подробиці, а також інші, після розгляду наступного докладного опису деяких необмежувальних варіантів здійснення винаходу згідно з даним описом.
Детальний опис деяких необмежувальних варіантів здійснення винаходу
В даному описі необмежувальних варіантів здійснення винаходу, окрім робочих прикладів або якщо не вказано інше, всі числа, які виражають кількості або характеристики, слід розуміти 60 як модифіковані в усіх випадках терміном "приблизно". Відповідно, якщо не вказано інше, будь-
які числові параметри, що викладені в подальшому описі, є приблизними значеннями, які можуть варіюватися залежно від необхідних властивостей, які кожен прагне одержати в матеріалах і способами згідно з даним описом винаходу. У крайньому випадку і не як спроба обмежити застосування доктрини еквівалентів до обсягу формули винаходу, кожен числовий параметр слід щонайменше розглядати з огляду на кількість наведених значущих цифр та із застосуванням звичайних методів округлювання. Всі діапазони, що зазначені в даному документі, включають описані кінцеві точки, якщо не вказано інше.
Будь-який патент, публікація або інший матеріал, що розкриває суть винаходу, який, як стверджується, включений повністю або частково за допомогою посилання, включений в даний документ лише в тій мірі, в якій включений матеріал не суперечить існуючим визначенням, ствердженням або іншому матеріалу, що розкриває суть винаходу, викладеному в даному описі винаходу. По суті і в необхідній мірі опис винаходу, викладений в даному документі, замінює будь-який суперечливий матеріал, включений в даний документ за допомогою посилання. Будь- який матеріал або його частина, який, як зазначено, включений в даний документ за допомогою посилання, але який суперечить існуючим визначенням, ствердженням або іншому матеріалу, що розкриває суть винаходу, викладеному в даному документі, включений тільки в тій мірі, в якій не викликає протиріччя між зазначеним включеним матеріалом і існуючим матеріалом, що розкриває суть винаходу.
Вироби і деталі в умовах високої температури можуть постраждати від повзності. У контексті даного документа термін "висока температура" стосується температур, що перевищують приблизно 100 "Е (приблизно 37,8 "С). Повзність є залежною від часу деформацією, що виникає при навантаженні. Повзність, що виникає при зменшенні швидкості деформації, називається первинною повзністю; повзність, що виникає при мінімальній і майже сталій швидкості деформації, називається вторинною (усталеною) повзністю; і повзність, яка виникає при прискорюваній швидкості деформації, називається третинною повзністю. Межа повзності - це навантаження, яке буде викликати деяку деформацію повзності при випробуванні на повзність в заданий момент часу в заданому постійному середовищі.
Характер зміни стійкості до повзності титану та титанових сплавів при високій температурі і при постійному навантаженні залежить в першу чергу від мікроструктурних особливостей. Титан
Зо має дві алотропічні форми: бета («В»)-фазу, що має кубічну об'ємно-центровану ("ОЦК") кристалічну структуру; і альфа («а»)-фазу, що має гексагональну щільноупаковану ("ПЦУ") кристалічну структуру. Загалом р-титанові сплави мають низьку межу повзності при підвищеній температурі. Низька межа повзності при підвищеній температурі є результатом значної концентрації В-фази, яку ці сплави проявляють при підвищених температурах, таких як, наприклад, 500 "С. Зазначена В-фаза не має достатньої стійкості до повзності через свою об'ємно-центровану кубічну структуру, що забезпечує велику кількість механізмів деформації. В результаті цих недоліків використання р-титанових сплавів було обмежено.
Однією з груп титанових сплавів, які широко використовують в різних сферах застосування, є а/В-титановий сплав. У са/ВД-титанових сплавах розподіл і розмір частинок первинної а-фази можуть безпосередньо впливати на стійкість до повзності. Згідно з різними опублікованими звітами про дослідження а/р-титанових сплавів, що містять кремній, випадання силіцидів на межах зерен може додатково поліпшити стійкість до повзності, на шкоду пластичності при розтягуванні при кімнатній температурі. Зниження пластичності при розтягуванні при кімнатній температурі, яке відбувається при додаванні кремнію, обмежує кількість кремнію, що може бути додана, зазвичай до 0,2 95 (за масою).
Даний опис винаходу частково стосується сплавів, які усувають певні обмеження звичайних титанових сплавів. На фіг. 1 зображена діаграма, що ілюструє необмежувальний варіант здійснення способу обробки необмежувального варіанта здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу. Варіант здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 5,5 мас. 95 до 6,5 мас. 95 алюмінію, від 1,9 мас. 95 до 2,9 мас. 95 олова, від 1,8 мас. 95 до 3,0 мас. 95 цирконію, від 4,5 мас. 95 до 5,5 мас. 95 молібдену, від 4,2 мас. 95 до 5,2 мас. 95 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 95 кисню, від 0,03 мас. 95 до 0,20 мас. 95 кремнію, від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 95 заліза, титан і домішки. Інший варіант здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 5,5 мас.95 до 6,5 мабс. 95 алюмінію, від 2,2 мас. 95 до 2,6 мас. 95 олова, від 2,0 мас. 95 до 2,8 мас. 95 цирконію, від 4,8 мас. 96 до 5,2 мас. 95 молібдену, від 4,5 мас. 95 до 4,9 мас. 95 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,13 мас. 95 кисню, від 0,03 мас. 9о до 0,11 мас. 95 кремнію, від 0 мас. 95 до 0,25 мас. 95 заліза, титан і домішки. Ще один варіант здійснення титанового сплаву згідно 3 даним описом винаходу 60 містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 5,9 мас. 95 до 6,0 мас. 95 алюмінію, від 2,3 мас. 95 до 2,5 мас. 95 олова, від 2,3 мас. 95 до 2,6 мас. 95 цирконію, від 4,9 мас. 95 до 5,1 мас. 95 молібдену, від 4,5 мас. 95 до 4,8 мас. 95 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,13 мас. 95 кисню, від 0,03 мас. 95 до 0,10 мас. 95 кремнію, до 0,07 мас. 95 заліза, титан і домішки. У необмежувальних варіантах здійснення сплавів згідно з даним описом винаходу додаткові елементи і домішки в складі сплаву можуть містити або складатися з переважно одного або більшої кількості з азоту, вуглецю, водню, ніобію, вольфраму, ванадію, танталу, марганцю, нікелю, гафнію, галію, сурми, кобальту та міді. Деякі необмежувальні варіанти здійснення титанових сплавів згідно з даним описом винаходу можуть містити в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 9о азоту, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 956 вуглецю, від 0 мас. 95 до 0,015 мас. 95 водню та від 0 мас. 956 до 0,1 мас. 956 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту та міді.
У деяких необмежувальних варіантах здійснення запропонованого титанового сплаву титановий сплав містить спеціальну добавку кремнію в поєднанні з деякими іншими легуючими добавками для досягнення еквівалентного значення алюмінію від 6,9 до 9,5 та еквівалентного значення молібдену від 7,4 до 12,8, яке, як з'ясували автори винаходу, покращує міцність на розрив при високих температурах. У контексті даного документа термін "еквівалентне значення алюмінію" або "алюмінієвий еквівалент" (АЇІскбь) може бути визначений таким чином (при цьому всі елементні концентрації є масовими відсотками, як зазначено): АЇекв - А|(мас. є) (1/6)х 2 (має. 95) 4- (1/3)хЗпу(мас.я ж- 10хО(мас.еу. У контексті даного документа термін "еквівалентне значення молібдену" або "молібденовий еквівалент" (МоОскв) може бути визначений таким чином (при цьому всі елементні концентрації є масовими відсотками, як зазначено): МоОекв - Мо)/мас. 95). 4- (1/5)х Тахмас. зе) - (1/3,6)х Мрумас. го) - (1/2,5)хММ(мас. 5) 7 (1/1,5)хМумас. го) 1,25х Ст(мас. 95) - 1,25хМІі(мас. 5) я 1,77хМпумас. о) - 1,7хСоумас. зо) -- 2,5хЕемас. 92).
Хоча й визнано, що на механічні властивості титанових сплавів, як правило, впливає розмір досліджуваного зразка, в необмежувальних варіантах здійснення згідно з даним описом винаходу значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9 або в деяких варіантах здійснення в діапазоні від 8,0 до 9,5, значення молібденового еквівалента становить від 9,0 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 160 тис.фунтів/кв.дюйм і щонайменше 1095 подовження при 316 "С. В інших необмежувальних варіантах здійснення згідно з даним описом винаходу значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9 або в деяких варіантах здійснення в діапазоні від 8,0 до 9,5, значення молібденового еквівалента становить від 8,0 до 12,8, |і титановий сплав демонструє межу плинності щонайменше 150 тис.фунтів/кв.дюйм і подовження не менше 1095 при 316 "С. У ще інших необмежувальних варіантах здійснення значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву згідно з даним винаходом становить щонайменше 6,9 або в деяких варіантах здійснення в діапазоні від 6,9 до 9,5, значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє час до 0,2 95 деформації повзності не менше 20 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис.фунтів/кв.дюйм. У ще інших необмежувальних варіантах здійснення значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву згідно з даним винаходом становить щонайменше 6,9 або в деяких варіантах здійснення в діапазоні від 8,0 до 9,5, значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 104, їі титановий сплав демонструє час до 0,2 956 деформації повзності не менше 86 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис.фунтів/кв.дюйм.
У таблиці 1 перераховані елементні композиції, АЇскв Її Москве необмежувальних варіантів здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу ("експериментальний титановий сплав Мо 1" та "експериментальний титановий сплав Ме2"), варіант здійснення порівняльного титанового сплаву, який не включає спеціальну добавку кремнію, і варіанти здійснення деяких традиційних титанових сплавів. Не маючи наміру обмежуватися будь-якою теорією, автори вважають, що вміст кремнію в експериментальному титановому сплаві Ме 1 та експериментальному титановому сплаві Мо 2, наведених в таблиці 1, може сприяти випадінню однієї або кількох силіцидних фаз.
Таблиця 1 (мас. 95) | (мас. 9) | (мас. 95) | (мас. 9) | (мас. 9) | (мас. 95) (мас. 9) | (мас. 95) | (мас. 95) | (мас. бо) екв екв тіва шт 1 роренрнум 56400) тех | 55 7 1951: 59507 05|55 959 | 05
Тіб24251 ех 854620
Ті17 ге 58650 тіз8644 ша ||» рр тренрнуия 58640
Порівня льнии титанов| 959 0,07 2,4 4,6 2,4 5 0,02 03 84 |109 сплав
Експери менталь нии титанов 2,4 4,7 2,5 5 0,04 03 85 |11,0 сплав
Мо 1
Експери менталь нии титанов! 56 2,7 3,8 2,6 3,8 0,05 03 8,3 8,7 сплав
Мо 2
Чисельні плазмово-дугові (РАМ, ріазхта агс теЮ плавки порівняльного титанового сплаву і експериментального титанового сплаву Мо 1, наведені в таблиці 1, були виконані з використанням плазмово-дугових печей для виготовлення електродів діаметром 9 дюймів, кожен з яких мав масу приблизно 400-800 фунтів. Електроди були переплавлені в печі вакуумно-дугового переплаву (МАК, масиут агс гетеї) для виготовлення злитків діаметром 10 дюймів. Кожен зливок був перетворений на заготівку діаметром З дюйми з використанням кувального пресу. Після етапу кування в фазі В до діаметра 7 дюймів, етапу кування з попереднім деформуванням в фазі «р до діаметра 5 дюймів і етапу остаточного кування в фазі
В до діаметра З дюйми кінці кожної заготівки були обрізані для видалення всмоктуючих і кінцевих тріщин, і заготівки були розрізані на кілька частин. Відбір проб верхньої частини кожної заготівки та нижньої частини найнижчої заготівки діаметром 7 дюймів проводився на предмет хімічного складу та Д-переходу. На підставі результатів хімічного аналізу проміжних заготівок із заготівок були вирізані зразки довжиною 2 дюйми, які були викувані в "млинці" на пресі. Зразки млинців піддавали термообробці з використанням такого профілю термообробки, що відповідає умові обробки на твердий розчин і старінню: обробка на твердий розчин титанового сплаву при 800 "С протягом 4 годин; гартування водою титанового сплаву до температури навколишнього середовища; старіння титанового сплаву при 635"С протягом 8 годин; та повітряне охолодження титанового сплаву.
У контексті даного документа технологічний процес "обробки на твердий розчин і старіння (ЗТА, взоїЇшіоп ігеайпуд апа адіпд)» стосується технологічного процесу термічної обробки, застосовуваного до титанових сплавів, який включає обробку на твердий розчин титанового сплаву при температурі обробки на твердий розчин нижче температури В-переходу титанового сплаву. У необмежувальному варіанті здійснення температура обробки на твердий розчин знаходиться в діапазоні температур від приблизно 800 С до приблизно 860 "С. Сплав, оброблений на твердий розчин, потім піддають старінню шляхом нагрівання сплаву протягом деякого періоду часу до діапазону температур старіння, який менший, ніж температура рВ- переходу, і менший, ніж температура обробки на твердий розчин титанового сплаву. У контексті даного документа терміни, такі як "нагрітий до" або "нагрівання до" і т.д. стосовно температури,
температурного діапазону або мінімальної температури означають, що сплав нагрівають до тих пір, доки щонайменше бажана частина сплаву не досягне температури, щонайменше рівної зазначеній або мінімальній температурі або в межах вказаного температурного діапазону в усій зазначеній частині. У необмежувальному варіанті здійснення винаходу час обробки на твердий розчин становить від приблизно 30 хвилин до приблизно 4 годин. Слід відмітити, що в певних необмежувальних варіантах здійснення винаходу час обробки на твердий розчин може бути коротшим, ніж 30 хвилин, або довшим, ніж 4 години, і, як правило, залежить від розміру і поперечного перерізу титанового сплаву. Відразу після завершення обробки на твердий розчин титановий сплав охолоджують до температури навколишнього середовища зі швидкістю, яка залежить від товщини поперечного перерізу титанового сплаву.
Потім оброблений на твердий розчин титановий сплав піддають старінню при температурі старіння, яку також називають "температурою зміцнення старінням", яка знаходиться в двофазній зоні «ВД нижче температури В-переходу титанового сплаву. У необмежувальному варіанті здійснення температура старіння знаходиться в температурному діапазоні від приблизно 620 С до приблизно 650 "С. У деяких необмежувальних варіантах здійснення винаходу час старіння може знаходитись у діапазоні від приблизно 30 хвилин до приблизно 8 годин. Слід відмітити, що в деяких необмежувальних варіантах здійснення винаходу час старіння може бути коротший, ніж 30 хвилин, або довший, ніж 8 годин і, як правило, залежить від розміру та поперечного перерізу титанового сплаву у формі виробу. Загальні технології, що використовуються при ЗТА-обробці титанових сплавів, відомі фахівцям в даній галузі техніки і, отже, в даному документі далі не обговорюються.
Контрольні зразки для випробувань на розтяг при кімнатній і високій температурі, випробувань на повзність, в'язкість руйнування і аналізів мікроструктури були вирізані з оброблених технологічним процесом 5ТА зразків млинців. Остаточний хімічний аналіз був виконаний на пробному зразку для визначення в'язкості руйнування після випробування, щоб гарантувати точну кореляцію між хімічними та механічними властивостями.
Вивчення остаточної заготовки діаметром З дюйми виявило однорідну пластинчату альфа/бета мікроструктуру. Посилаючись на фіг. 2 (на якій показаний експериментальний титановий сплав Мо 1, наведений в таблиці 1) і фіг. З (на якій показаний порівняльний титановий сплав, наведений в таблиці 1), металографія на зразках, які були одержані з кованих і підданих
ЗТА термообробці зразків млинців, виявила дрібну мережу відманштеттенової структури частинок а-фази з деякими первинними частинками а-фази та частинками а-фази по межі зерна. Зокрема, експериментальний титановий сплав Ме 1 містив випадіння силіцидів (див. фіг. 2, на якій випадіння силіцидів позначено як "е"), в той час як порівняльний титановий сплав, наведений в таблиці 1, цього не містив (див. фіг. 3).
Посилаючись на фіг. 4-5, механічні властивості експериментального титанового сплаву Мо 1, наведеного в таблиці 1 (позначеного "О8ВА" на фіг. 4-5), були виміряні і порівняні з властивостями порівняльного титанового сплаву, наведеного в таблиці 1 (позначеного "07ВА" на фіг. 4-5), і звичайного сплаву Ті17 (що має склад, зазначений в ШМ5-К58650, позначений "В4Е89" на фіг. 4-53. Випробування на розтяг проводилися відповідно до стандарту ЕВ/ЕВМ-09
Американського товариства з випробувань та матеріалів (АЗТМ) ("Зїапдата Теві Меїйодв ог
Тепзіоп Тезііпуд ої Мегаїїїс МагегіаІ5", АЗТМ Іпіегтпаїйопаї, 2009). Як показали експериментальні результати в таблиці 2, експериментальний титановий сплав Мо 1 продемонстрував значно вищу межу міцності при розтягуванні, межу плинності і податливість (виражену як подовження,
Фо) при 316 "С відносно порівняльного титанового сплаву і деяких звичайних титанових сплавів, які не містили спеціальну добавку кремнію (наприклад, сплави Тіб4 і Ті17), і щодо деяких звичайних титанових сплавів, які містили спеціальну добавку кремнію (наприклад, сплави Ті834 и Тіб24251).
Таблиця 2
Межа міцності при |Межа плинності при
Температура . с/ Подовження,
Сплав (с) розтягуванні деформації 0,2 95 ву (тис.фунтів/кв.дюйм) (тис.фунтів/кв.дюйм) о
Немає тв яю дяк
Порівняльний я 16111114 116
Експериментальний
Результати випробувань на розтяг при високій температурі і результати випробувань на повзність при 427 "С для експериментального титанового сплаву Мо 1, наведеного в таблиці 1 (зі спеціальною добавкою кремнію), і експериментального титанового сплаву Мо 2, наведеного в таблиці 1 (зі спеціальною добавкою кремнію), були порівняні за тими ж показниками для порівняльного титанового сплаву з таблиці 1 (без спеціальної добавки кремнію) і деякими зразками звичайних титанових сплавів, наведеними в таблиці 1. Зазначені дані наведені в таблиці 3. Експериментальний титановий сплав Мо 1, наприклад, показав збільшення приблизно на 25 95 межі міцності при розтягуванні і збільшення приблизно на 77 95 довговічності при повзності при 427 "С відносно порівняльного титанового сплаву.
Таблиця З
Властивості при розтягуванні (427 7) Час повзності (г) до
Межа міцності Межа плинності при Відносне 0,2 76 деформації
Сплав при розтягуванні еформації РИ! Подовження, звуження при навантаженні 60 (тис. (тисф ктів юйм) зе поперечного то функ се дюйм фунтів/кв.дюйм) "фу д перерізу, 96 (4277с) тт тіводові т тт титановии сплав титановий сплав Ме 1
Експериментальний 151,1 129,3 15,6 90,4 титановий сплав Ме 2
Нижче описані деякі альтернативні варіанти здійснення титанового сплаву. Згідно з необмежувальним аспектом даного опису винаходу титановий сплав містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 5,1 мас. 95 до 6,1 мас. 95 алюмінію, від 2,2 мас. 95 до 3,2 мас. 95 олова, від 1,8 мас. 95 до 3,1 мас. 95 цирконію, від 3,3 мас. 9о до 4,3 мас. 95 молібдену, від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 95 кисню, від 0,03 мас. 95 до 0,20 мас. 95 кремнію, від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 95 заліза, титан і домішки. Ще один варіант здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 5,1 мас. 95 до 6,1 мас. 95 алюмінію, від 2,2 мас. 95 до 3,2 мас. 95 олова, від 2,1 мас. 95 до 3,1 мас. 95 цирконію, від 3,3 мас. 9о до 4,3 мас. 95 молібдену, від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 95 кисню, від 0,03 мас. 95 до 0,11 мас. 9о кремнію, від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 95 заліза, титан і домішки. Додатковий варіант здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 5,6 мас. 95 до 5,8 мас. 95 алюмінію, від 2,5 мас. 95 до 2,7 мас. 95 олова, від 2,6 мас. 95 до 2,7 мас. 95 цирконію, від 3,8 мас. 9о до 4,0 мас. 95 молібдену, від 3,7 мас. 95 до 3,8 мас. 95 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,14 мас. 95 кисню, від 0,03 мас. 9ю до 0,05 мас. 95 кремнію, до 0,06 мас. 95 заліза, титан і домішки. У необмежувальних варіантах здійснення сплавів згідно з даним описом винаходу, додаткові елементи і домішки в складі сплаву можуть містити або складатися із переважно одного або більшої кількості з азоту, вуглецю, водню, ніобію, вольфраму, ванадію, танталу, марганцю, нікелю, гафнію, галію, сурми, кобальту та міді. У деяких варіантах здійснення титанових сплавів згідно з даним описом винаходу титанові сплави, розкритих в даному документі, можуть містити від О мас. 95 до 0,05 мас. 9о азоту, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 вуглецю, від 0 мас. 95 до 0,015 мас. 95 водню та від 0 мас. о до 0,1 мас. 95 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту та міді.
Подібно до титанового сплаву, показаного на фіг. 1-3 та описаного у зв'язку з цими фігурами, альтернативний титановий сплав містить спеціальну добавку кремнію. Однак альтернативні варіанти здійснення титанового сплаву включають знижений вміст хрому в порівнянні з експериментальним титановим сплавом, показаним і описаним з посиланням на фіг. 1-3. У таблиці 1 наведено склад необмежувального варіанта здійснення альтернативного титанового сплаву ("Експериментальний титановий сплав Мо 2"), що має знижений вміст хрому і спеціальну добавку кремнію.
У деяких необмежувальних варіантах здійснення титанового сплаву згідно з даним описом винаходу титановий сплав містить спеціальну добавку кремнію в поєднанні з деякими іншими легуючими добавками для досягнення значення алюмінієвого еквівалента щонайменше 6,9 і значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, яке, як спостерігалося, поліпшувало
Зо міцність на розрив при високих температурах. У необмежувальних варіантах здійснення винаходу згідно з даним описом винаходу значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9 або в деяких варіантах реалізації в діапазоні від 6,9 до 9,5, значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 150 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 С. В інших необмежувальних варіантах здійснення згідно з даним описом винаходу значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9 або в деяких варіантах здійснення в діапазоні від 8,0 до 9,5, значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу плинності щонайменше 130 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С. У ще інших необмежуальних варіантах здійснення значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву згідно з даним описом винаходу становить щонайменше 6,9 або в деяких варіантах здійснення в діапазоні від 8,0 до 9,5, значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12, 8, і титановий сплав демонструє час до 0,2 95 деформації повзності не менше 86 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис.фунтів/кв.дюйм.
Результати випробувань на розтяг при високій температурі і результати випробувань на повзність експериментального титанового сплаву Мо 2 з таблиці 17 при температурі 800 г (427 "С) наведені в таблиці 3. Перед випробуванням сплави піддавали термічній обробці, визначеній у варіантах здійснення, описаних вище у зв'язку з фіг. 1-3: обробка на твердий розчин титанового сплаву при 800 "С протягом 4 годин; гартування водою титанового сплаву до температури навколишнього середовища; старіння титанового сплаву при 635 "С протягом 8 годин; та повітряне охолодження титанового сплаву. Посилаючись на фіг. 6, металографія на підданому 5ТА термообробці експериментальному сплаві Мо 2 виявила випадіння силіцидів (одне випадіння, позначене як "а"). Не маючи наміру обмежуватися будь-якою теорією, автори вважають, що вміст кремнію в експериментальному титановому сплаві Мо 2, наведеному в таблиці 1, може сприяти випадінню цієї силіцидної фази.
Деякі варіанти здійснення сплавів, одержаних згідно з даним описом винаходу, і виробів, виготовлених з цих сплавів, можуть бути вигідно застосовані в авіаційних деталях і компонентах, таких як, наприклад, диски турбін реактивних двигунів і лопаті турбовентиляторів.
Фахівці в даній галузі техніки зможуть виготовити вищевказане обладнання, деталі та інші вироби зі сплавів згідно з даним описом винаходу без необхідності надання додаткового опису в 60 даному документі. Вищенаведені приклади можливих застосувань для сплавів згідно з даним описом винаходу запропоновані лише як приклад і не є вичерпними для всіх застосувань, в яких можуть бути застосовані форми виробів з даного сплаву. Фахівці в даній галузі техніки після прочитання даного опису винаходу можуть легко визначити додаткові застосування для сплавів, описаних в даному документі.
Різні невичерпні, необмежувальні аспекти нових сплавів згідно з даним описом винаходу можуть бути застосовані окремо або в поєднанні з одним або кількома іншими аспектами, описаними в даному документі Не обмежуючись вищенаведеним описом, в першому необмежувальному аспекті даного опису винаходу титановий сплав містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 5,5 мас. 95 до 6,5 мас. 95 алюмінію; від 1,9 мас. 95 до 2,9 мас. 95 олова; від 1,8 мас. 95 до 3,0 мас. 95 цирконію; від 4,5 мас. 9о до 5,5 мас. 95 молібдену; від 4,2 мас. 95 до 5,2 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 95 кисню; від 0,03 мас. 95 до 0,20 мас. 95 кремнію; від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 95 заліза; титан; і домішки.
Відповідно до другого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з першим аспектом, титановий сплав містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 5,5 мас. 95 до 6,5 мас. 95 алюмінію; від 2,2 мас. 95 до 2,6 мас. 9о олова; від 2,0 мас. 95 до 2,8 мас. 95 цирконію; від 4,8 мас. 95 до 5,2 мас. 95 молібдену; від 4,5 мас. 95 до 4,9 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 95 до 0,13 мас. 95 кисню; від 0,03 мас. 95 до 0,11 мас. 95 кремнію; від 0 мас. 95 до 0,25 мас. 95 заліза; титан; і домішки.
І0001|Відповідно до третього необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 5,9 мас. 95 до 6,0 мас. 95 алюмінію; від 2,3 мас. 95 до 2,5 мас. 95 олова; від 2,3 мас. 95 до 2,6 мас. 95 цирконію; від 4,9 мас. 95 до 5,1 мас. 95 молібдену; від 4,5 мас. 95 до 4,8 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 96 до 0,13 мас. 956 кисню; від 0,03 мас. 95 до 0,10 мас. 956 кремнію; до 0,07 мас. 95 заліза; титан; і домішки.
Відповідно до четвертого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав додатково містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 азоту, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 вуглецю, від 0 мас. 95 до 0,015 мас. 95 водню та від 0 мас. б» до 0,1 мас. 95 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту та міді.
Відповідно до п'ятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9 і значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 160 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до шостого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9 і значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу плинності щонайменше 140 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до сьомого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9 і значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє час до 0,295 деформації повзності щонайменше 20 годин при 427"С під навантаженням 60 тис.фунтів/кв.дюйм.
Відповідно до восьмого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить від 8,0 до 9,5, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 160 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до дев'ятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить від 8,0 до 9,5, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу плинності щонайменше 140 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до десятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення 60 алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить від 8,0 до 9,5, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє час до 0,2 95 деформації повзності щонайменше 20 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис.фунтів/кв.дюйм.
Відповідно до одинадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав одержують в результаті технологічного процесу, що включає: обробку на твердий розчин титанового сплаву при температурі від 800 "С до 860 "С протягом 4 годин; охолодження титанового сплаву до температури навколишнього середовища при швидкості, що залежить від товщини поперечного перерізу титанового сплаву; старіння титанового сплаву при температурі від 620 "С до 650 "С протягом 8 годин; і повітряне охолодження титанового сплаву.
Відповідно до дванадцятого необмежувального аспекту даного винаходу, даний опис винаходу також пропонує титановий сплав, який містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 5,1 мас. 95 до 6,1 мас. 95 алюмінію; від 2,2 мас. 95 до 3,2 мас. 95 олова; від 1,8 мас. 95 до 3,1 мас. 95 цирконію; від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 молібдену; від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 95 кисню; від 0,03 мас. 95 до 0,20 мас. 95 кремнію; від 0 мас. 9о до 0,30 мас. 95 заліза; титан; і домішки.
Відповідно до тринадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 5,1 мас. 95 до 6,1 мас. 95 алюмінію; від 2,2 мас. 95 до 3,2 мас. 95 олова; від 2,1 мас. 95 до 3,1 мас. 95 цирконію; від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 молібдену; від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 9о до 0,15 мас. 96 кисню; від 0,03 мас. 9 до 0,11 мас. 956 кремнію; від О мас. 95 до 0,30 мас. 95 заліза; титан; і домішки.
Відповідно до чотирнадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 5,6 мас. 95 до 5,8 мас. 95 алюмінію; від 2,5 мас. 95 до 2,7 мас. 95 олова; від 2,6 мас. 95 до 2,7 мас. 95 цирконію; від 3,8 мас. 95 до 4,0 мас. 95 молібдену; від 3,7 мас. 95 до 3,8 мас. 95 хрому; від 0,08 мас. 96 до 0,14 мас. 956 кисню; від 0,03 мас. 95 до 0,05 мас. 956 кремнію; до 0,06 мас. 95 заліза; титан; і домішки.
Відповідно до п'ятнадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав додатково містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву: від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 азоту; від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 вуглецю; від 0 мас. 95 до 0,015 мас. 95 водню та від 0 мас. 95 до 0,1 мас. 95 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту та міді.
Відповідно до шістнадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 150 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до сімнадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу плинності щонайменше 130 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до вісімнадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить щонайменше 6,9, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє час до 0296 деформації повзності не менше ніж 86 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис.фунтів/кв.дюйм.
Відповідно до дев'ятнадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить від 6,9 до 9,5, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 150 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до двадцятого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить від 8,0 до 9,5, а значення 60 молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє межу плинності щонайменше 130 тис.фунтів/кв.дюйм при 316 "С.
Відповідно до двадцять першого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, значення алюмінієвого еквівалента титанового сплаву становить від 8,0 до 9,5, а значення молібденового еквівалента становить від 7,4 до 12,8, і титановий сплав демонструє час до 0296 деформації повзності не менше ніж 86 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис.фунтів/кв.дюйм.
Відповідно до двадцять другого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав виготовляють у технологічному процесі, що включає: обробку на твердий розчин титанового сплаву при температурі від 800 "С до 860 "С протягом 4 годин; гартування водою титанового сплаву до температури навколишнього середовища; старіння титанового сплаву при температурі від 620 "С до 650 "С протягом 8 годин; і повітряне охолодження титанового сплаву.
Відповідно до двадцять третього необмежувального аспекту даного опису винаходу, даний опис винаходу також пропонує спосіб виготовлення сплаву, що включає: обробку на твердий розчин титанового сплаву при температурі від 800 "С до 860 "С протягом 4 годин, при цьому титановий сплав містить від 5,5 мас. 95 до 6,5 мас. 95 алюмінію, від 1,9 мас. 95 до 2,9 маб. 95 олова; від 1,8 мас. 95 до 3,0 мас. 95 цирконію, від 4,5 мас. 95 до 5,5 мас. 956 молібдену, від 4,2 мас. 9 до 5,2 мас. 96 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 96 кисню, від 0,03 мас. 96 до 0,20 мас. 95 кремнію, від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 9о заліза, титан і домішки; охолодження титанового сплаву до температури навколишнього середовища при швидкості, що залежить від товщини поперечного перерізу титанового сплаву; старіння титанового сплаву при температурі від 620 "С до 650 "С протягом 8 годин; і повітряне охолодження титанового сплаву.
Відповідно до двадцять четвертого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав додатково містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 азоту, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 вуглецю, від 0 мас. 95 до 0,015 мас. 95 водню та від 0 мас. 95 до 0,1 мас. 95 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту та міді.
Відповідно до двадцять п'ятого необмежувального аспекту даного опису винаходу даний опис винаходу також пропонує спосіб виготовлення сплаву, що включає: обробку на твердий розчин титанового сплаву при температурі від 800 "С до 860 "С протягом 4 годин, при цьому титановий сплав містить від 5,1 мас. 95 до 6,1 мас. 95 алюмінію, від 2,2 мас. 95 до 3,2 маб. 95 олова; від 1,8 мас. 95 до 3,1 мас. 95 цирконію, від 3,3 мас. 95 до 4,3 мас. 956 молібдену, від 3,3 мас. 9 до 4,3 мас. 96 хрому, від 0,08 мас. 95 до 0,15 мас. 96 кисню, від 0,03 мас. 96 до 0,20 мас. 95 кремнію, від 0 мас. 95 до 0,30 мас. 9о заліза, титан і домішки; охолодження титанового сплаву до температури навколишнього середовища при швидкості, що залежить від товщини поперечного перерізу титанового сплаву; старіння титанового сплаву при температурі від 620 "С до 650 "С протягом 8 годин; і повітряне охолодження титанового сплаву.
Відповідно до двадцять шостого необмежувального аспекту даного опису винаходу, який може бути використаний у комбінації з кожними або будь-якими вищевикладеними аспектами, титановий сплав додатково містить в масових відсотках, що базуються на загальній масі сплаву, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 азоту, від 0 мас. 95 до 0,05 мас. 95 вуглецю, від 0 мас. 95 до 0,015 мас. 95 водню та від 0 мас. 95 до 0,1 мас. 95 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту та міді.
Слід розуміти, що даний опис ілюструє ті аспекти винаходу, які мають відношення до чіткого розуміння винаходу. Деякі аспекти, які будуть очевидні для фахівців в даній галузі техніки і які, отже, не сприятимуть кращому розумінню винаходу, не були представлені для спрощення даного опису. Хоча в даному документі обов'язково описана тільки обмежена кількість варіантів здійснення даного винаходу, фахівець в даній галузі техніки при розгляді вищенаведеного опису зрозуміє, що може бути використано багато модифікацій і варіантів винаходу. Передбачається, що всі такі варіанти і модифікації винаходу охоплюються вищенаведеним описом і наступною формулою винаходу.

Claims (13)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Титановий сплав, який містить у масових відсотках із розрахунку на загальну масу сплаву: від 5,5 до 6,5 алюмінію, 60 від 1,9 до 2,9 олова,
від 1,8 до 3,0 цирконію, від 4,5 до 5,5 молібдену, від 4,2 до 5,2 хрому, від 0,08 до 0,15 кисню, від 0,03 до 0,20 кремнію, від більше 0 до 0,30 заліза, титан і домішки, причому титановий сплав має значення алюмінієвого еквівалента від 8,0 до 9,5.
2. Титановий сплав за п. 1, який містить у масових відсотках із розрахунку на загальну масу сплаву: від 5,5 до 6,5 алюмінію, від 2,2 до 2,6 олова, від 2,0 до 2,8 цирконію, від 4,8 до 5,2 молібдену, від 4,5 до 4,9 хрому, від 0,08 до 0,13 кисню, від 0,03 до 0,11 кремнію, від більше 0 до 0, 25 заліза, титан і домішки.
3. Титановий сплав за п. 1, який містить у масових відсотках із розрахунку на загальну масу сплаву: від 5,9 до 6,0 алюмінію, від 2,3 до 2,5 олова, від 2,3 до 2,6 цирконію, від 4,9 до 5,1 молібдену, від 4,5 до 4,8 хрому, від 0,08 до 0,13 кисню, від 0,03 до 0,10 кремнію, від більше 0 до 0,07 заліза, титан і домішки.
4. Титановий сплав за п. 1, який додатково містить у масових відсотках із розрахунку на загальну масу сплаву: від О до 0,05 азоту, від О до 0,05 вуглецю, відО до 0,015 водню і від 0 до 0,1 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту і міді.
5. Титановий сплав за п. 1, причому титановий сплав має значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, а також демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 160 тис. фунтів/кв. дюйм (1103,2 МПа) при 316 "С.
6. Титановий сплав за п. 1, причому титановий сплав має значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, а також демонструє межу плинності щонайменше 140 тис. фунтів/кв. дюйм (965,3 МПа) при 316 "С.
7. Титановий сплав за п. 1, причому титановий сплав має значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, а також демонструє час до 0,2 95 деформації повзності щонайменше 20 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис. фунтів/кв. дюйм. (413,7 МПа).
8. Титановий сплав за п. 1, причому титановий сплав має значення алюмінієвого еквівалента від 8,0 до 9,5 і значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, а також демонструє межу міцності при розтягуванні щонайменше 160 тис. фунтів/кв. дюйм (1103,2 МПа) при 316 "С.
9. Титановий сплав за п. 1, причому титановий сплав має значення алюмінієвого еквівалента від 8,0 до 9,5 і значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, а також демонструє межу плинності щонайменше 140 тис. фунтів/кв. дюйм (965,3 МПа) при 316 "С.
10. Титановий сплав за п. 1, причому титановий сплав має значення алюмінієвого еквівалента від 8,0 до 9,5 і значення молібденового еквівалента від 7,4 до 12,8, а також демонструє час до 0,2 96 деформації повзності щонайменше 20 годин при 427 "С під навантаженням 60 тис. фунтів/кв. дюйм (413,7 МПа).
11. Титановий сплав за п. 1, отриманий способом, який включає: обробку на твердий розчин титанового сплаву при температурі від 800 до 860 "С протягом 4 годин, 60 охолодження титанового сплаву до температури навколишнього середовища зі швидкістю, яка залежить від товщини поперечного перерізу титанового сплаву, старіння титанового сплаву при температурі від 620 до 650 "С протягом 8 годин і повітряне охолодження титанового сплаву.
12. Спосіб виготовлення титанового сплаву, який включає: обробку на твердий розчин титанового сплаву при температурі від 800 до 860 "С протягом 4 годин, при цьому титановий сплав містить у масових відсотках в розрахунку на загальну масу сплаву: від 5,5 до 6,5 алюмінію, від 1,9 до 2,9 олова, від 1,8 до 3,0 цирконію, від 4,5 до 5,5 молібдену, від 4,2 до 5,2 хрому, від 0,08 до 0,15 кисню, від 0,03 до 0,20 кремнію, від більше 0 до 0,30 заліза, титан і домішки, причому титановий сплав має значення алюмінієвого еквівалента від 8,0 до 9,5, охолодження титанового сплаву до температури навколишнього середовища зі швидкістю, яка залежить від товщини поперечного перерізу титанового сплаву, старіння титанового сплаву при температурі від 620 до 650 "С протягом 8 годин і повітряне охолодження титанового сплаву.
13. Спосіб за п. 12, причому титановий сплав додатково містить у масових відсотках із розрахунку на загальну масу сплаву: від О до 0,05 азоту, від О до 0,05 вуглецю, від О до 0,015 водню та від 0 до 0,1 кожного з ніобію, вольфраму, гафнію, нікелю, галію, сурми, ванадію, танталу, марганцю, кобальту та міді. : : ц г З Низьнотем ператувнх Д-раза Час
Фіг. 1 с п. 1. я ие
НН . й с о. с п с о с о. с НН ї о ку и о. п с п. С нн. о. пок А па ШО пе ее нн урну ння нини
Фіг. » с КЕ ЕВ с о. п о.
фіг. З
ДДТ пф КО ФДМ ся | | р з 5 «в чере ЦНА Межа мізності пом розтягуванні 95 я. ян ДАВОСІ Маност пр розгАгУВаН ВЗ нин нн нини и и ВОШи й що щю що воо температура сві
Фіг. 4 зі нене ї 195 - - яні ПЕВА Межа плинності ШЕ: ож тд. 0ОВА Меже плинності А ру сф Мотря 7 ЗТВАМм Ка плинності Бон зво "ж чен ВЯБВО Межа плинності їх їв55 п Ве попетеійетевотевовівссіечееочесосевосіесоетвонтевонасетеос З зв СТ Єнот з пе Шк нн 0 200 щі БО що Температура се
Фіг. 5 о. я с - о ПА Ки Га ння А Ксеня ОМ ен КК ши ие
Фіг. 5 0 Компютернаверстка! Скворцова./ 00000000 ДО Український національний офіс інтелектуальної власності та інновацій", вул. Глазунова, 1, м. Київ -42,01601....
UAA202007043A 2018-04-04 2019-03-20 Високотемпературний титановий сплав і спосіб його виготовлення UA127192C2 (uk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/945,037 US10913991B2 (en) 2018-04-04 2018-04-04 High temperature titanium alloys
PCT/US2019/023061 WO2019194972A1 (en) 2018-04-04 2019-03-20 High temperature titanium alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA127192C2 true UA127192C2 (uk) 2023-05-31

Family

ID=66001357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA202007043A UA127192C2 (uk) 2018-04-04 2019-03-20 Високотемпературний титановий сплав і спосіб його виготовлення

Country Status (13)

Country Link
US (3) US10913991B2 (uk)
EP (2) EP3775307B1 (uk)
JP (3) JP7250811B2 (uk)
KR (1) KR20200132992A (uk)
CN (1) CN112004949A (uk)
AU (2) AU2019249801B2 (uk)
CA (1) CA3095429A1 (uk)
ES (1) ES2926777T3 (uk)
IL (2) IL277714B (uk)
MX (1) MX2020010132A (uk)
PL (1) PL3775307T3 (uk)
UA (1) UA127192C2 (uk)
WO (1) WO2019194972A1 (uk)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10913991B2 (en) 2018-04-04 2021-02-09 Ati Properties Llc High temperature titanium alloys
US11001909B2 (en) 2018-05-07 2021-05-11 Ati Properties Llc High strength titanium alloys
US11268179B2 (en) 2018-08-28 2022-03-08 Ati Properties Llc Creep resistant titanium alloys
TWI750748B (zh) * 2020-07-27 2021-12-21 日商日本製鐵股份有限公司 金屬箔製造用鈦材及金屬箔製造用鈦材之製造方法及金屬箔製造滾筒

Family Cites Families (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2918367A (en) 1954-10-27 1959-12-22 Armour Res Found Titanium base alloy
GB888865A (en) 1957-03-08 1962-02-07 Crucible Steel Co America Titanium base alloys
US2893864A (en) 1958-02-04 1959-07-07 Harris Geoffrey Thomas Titanium base alloys
US3131059A (en) 1961-09-13 1964-04-28 Gen Dynamics Corp Chromium-titanium base alloys resistant to high temperatures
US3595645A (en) 1966-03-16 1971-07-27 Titanium Metals Corp Heat treatable beta titanium base alloy and processing thereof
US3565591A (en) 1969-03-28 1971-02-23 Atomic Energy Commission Titanium-zirconium-germanium brazing alloy
US3986868A (en) 1969-09-02 1976-10-19 Lockheed Missiles Space Titanium base alloy
IT949979B (it) * 1971-07-01 1973-06-11 Gen Electric Elemento in perfezionata lega di tipo alfa beta a base di titanio
US3833363A (en) 1972-04-05 1974-09-03 Rmi Co Titanium-base alloy and method of improving creep properties
SU524847A1 (ru) 1975-02-21 1976-08-15 Ордена Ленина Предприятие П/Я Р-6209 Литейный сплав на основе титана
US4309226A (en) 1978-10-10 1982-01-05 Chen Charlie C Process for preparation of near-alpha titanium alloys
JPH0686638B2 (ja) 1985-06-27 1994-11-02 三菱マテリアル株式会社 加工性の優れた高強度Ti合金材及びその製造方法
EP0243056B1 (en) 1986-04-18 1990-03-07 Imi Titanium Limited Titanium-base alloys and methods of manufacturing such alloys
JPS62267438A (ja) 1986-05-13 1987-11-20 Mitsubishi Metal Corp 低温での恒温鍛造が可能なTi合金材およびこれを用いたTi合金部材の製造法
DE3622433A1 (de) 1986-07-03 1988-01-21 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zur verbesserung der statischen und dynamischen mechanischen eigenschaften von ((alpha)+ss)-titanlegierungen
US4738822A (en) 1986-10-31 1988-04-19 Titanium Metals Corporation Of America (Timet) Titanium alloy for elevated temperature applications
RU1593259C (ru) 1989-02-20 1994-11-15 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Сплав на основе титана
JP3362428B2 (ja) 1993-01-11 2003-01-07 大同特殊鋼株式会社 β型チタン合金熱間成形品の処理方法
US5472526A (en) 1994-09-30 1995-12-05 General Electric Company Method for heat treating Ti/Al-base alloys
JP3409278B2 (ja) * 1998-05-28 2003-05-26 株式会社神戸製鋼所 高強度・高延性・高靱性チタン合金部材およびその製法
RU2169782C1 (ru) 2000-07-19 2001-06-27 ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение Сплав на основе титана и способ термической обработки крупногабаритных полуфабрикатов из этого сплава
DE60214999T2 (de) 2001-05-15 2007-05-10 Santoku Corp., Kobe GIEßEN VON LEGIERUNGEN MIT ISOTROPEN GRAPHITFORMEN
JP4253452B2 (ja) * 2001-12-27 2009-04-15 清仁 石田 快削Ti合金
JP2003293051A (ja) * 2002-04-01 2003-10-15 Daido Steel Co Ltd 低融点金属および高融点金属を含有するTi合金の製造方法
JP3884316B2 (ja) 2002-04-04 2007-02-21 株式会社古河テクノマテリアル 生体用超弾性チタン合金
US7008489B2 (en) 2003-05-22 2006-03-07 Ti-Pro Llc High strength titanium alloy
JP4548652B2 (ja) 2004-05-07 2010-09-22 株式会社神戸製鋼所 被削性に優れたα−β型チタン合金
CN1954087B (zh) 2004-06-02 2010-04-14 住友金属工业株式会社 钛合金以及钛合金材的制造方法
RU2283889C1 (ru) 2005-05-16 2006-09-20 ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА" Сплав на основе титана
TW200932921A (en) 2008-01-16 2009-08-01 Advanced Int Multitech Co Ltd Titanium-aluminum-tin alloy applied in golf club head
CN101597703A (zh) 2008-06-04 2009-12-09 东港市东方高新金属材料有限公司 一种钛合金Ti-62222s及其制备方法
GB2470613B (en) 2009-05-29 2011-05-25 Titanium Metals Corp Alloy
US20100326571A1 (en) 2009-06-30 2010-12-30 General Electric Company Titanium-containing article and method for making
CN101886189B (zh) 2010-04-08 2012-09-12 厦门大学 一种β钛合金及其制备方法
JP5625646B2 (ja) 2010-09-07 2014-11-19 新日鐵住金株式会社 圧延幅方向の剛性に優れたチタン板及びその製造方法
US10513755B2 (en) 2010-09-23 2019-12-24 Ati Properties Llc High strength alpha/beta titanium alloy fasteners and fastener stock
US20120076686A1 (en) 2010-09-23 2012-03-29 Ati Properties, Inc. High strength alpha/beta titanium alloy
US9957836B2 (en) 2012-07-19 2018-05-01 Rti International Metals, Inc. Titanium alloy having good oxidation resistance and high strength at elevated temperatures
JP6212976B2 (ja) 2013-06-20 2017-10-18 新日鐵住金株式会社 α+β型チタン合金部材およびその製造方法
EP3137639B1 (en) 2014-04-28 2020-01-01 National Coupling Company, Inc. Titanium alloy and parts made thereof
US10094003B2 (en) 2015-01-12 2018-10-09 Ati Properties Llc Titanium alloy
US10041150B2 (en) 2015-05-04 2018-08-07 Titanium Metals Corporation Beta titanium alloy sheet for elevated temperature applications
EP3330013A4 (en) 2015-07-29 2019-02-20 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation TITANIUM RAW MATERIAL FOR HOT ROLLED
TWI632959B (zh) * 2015-07-29 2018-08-21 日商新日鐵住金股份有限公司 Titanium composite and titanium for hot rolling
JPWO2017018511A1 (ja) 2015-07-29 2018-01-25 新日鐵住金株式会社 熱間圧延用チタン材
JP2017210658A (ja) * 2016-05-26 2017-11-30 国立大学法人東北大学 耐熱Ti合金および耐熱Ti合金材
JP6454768B2 (ja) * 2017-10-10 2019-01-16 株式会社神戸製鋼所 チタン合金β鍛造材、および、超音波探傷検査方法
US10913991B2 (en) 2018-04-04 2021-02-09 Ati Properties Llc High temperature titanium alloys
US11001909B2 (en) 2018-05-07 2021-05-11 Ati Properties Llc High strength titanium alloys
US11268179B2 (en) 2018-08-28 2022-03-08 Ati Properties Llc Creep resistant titanium alloys

Also Published As

Publication number Publication date
IL277714A (en) 2020-11-30
WO2019194972A1 (en) 2019-10-10
CA3095429A1 (en) 2019-10-10
CN112004949A (zh) 2020-11-27
JP2022037155A (ja) 2022-03-08
EP3775307B1 (en) 2022-08-24
US20230090733A1 (en) 2023-03-23
JP7250811B2 (ja) 2023-04-03
IL277714B (en) 2022-03-01
AU2019249801B2 (en) 2024-04-04
JP2021510771A (ja) 2021-04-30
US10913991B2 (en) 2021-02-09
PL3775307T3 (pl) 2022-12-27
RU2020136110A3 (uk) 2022-05-05
KR20200132992A (ko) 2020-11-25
RU2020136110A (ru) 2022-05-05
JP2024069237A (ja) 2024-05-21
ES2926777T3 (es) 2022-10-28
AU2024201537A1 (en) 2024-03-28
AU2019249801A1 (en) 2020-11-12
IL290097A (en) 2022-03-01
MX2020010132A (es) 2020-10-19
US20200208241A1 (en) 2020-07-02
EP3775307A1 (en) 2021-02-17
EP4148155A1 (en) 2023-03-15
US20190309393A1 (en) 2019-10-10
US11384413B2 (en) 2022-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA127192C2 (uk) Високотемпературний титановий сплав і спосіб його виготовлення
CN114921684B (zh) 高强度钛合金
CN112601829B (zh) 抗蠕变钛合金
RU2772375C2 (ru) Высокотемпературные титановые сплавы
RU2774671C2 (ru) Высокопрочные титановые сплавы
RU2772153C1 (ru) Стойкие к ползучести титановые сплавы