UA70366C2 - Спосіб отримання виробів з титанових сплавів - Google Patents

Спосіб отримання виробів з титанових сплавів Download PDF

Info

Publication number
UA70366C2
UA70366C2 UA2001118012A UA2001118012A UA70366C2 UA 70366 C2 UA70366 C2 UA 70366C2 UA 2001118012 A UA2001118012 A UA 2001118012A UA 2001118012 A UA2001118012 A UA 2001118012A UA 70366 C2 UA70366 C2 UA 70366C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
titanium
pressure
powders
heating
particle size
Prior art date
Application number
UA2001118012A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Other versions
UA70366A (uk
Inventor
Orest Mykhailovych I Ivasyshyn
Dmytro Heorhiiovych S Savvakin
Viktor Antonovych Dr Drozdenko
Ko Anatolii Mykolaiovyc Petrun
Vladimir S Mokson Vladi Mokson
Original Assignee
Orest Mykhailovych I Ivasyshyn
Dmytro Heorhiiovych S Savvakin
Viktor Antonovych Dr Drozdenko
Ko Anatolii Mykolaiovyc Petrun
Vladimir S Mokson Vladi Mokson
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 Orest Mykhailovych I Ivasyshyn, Dmytro Heorhiiovych S Savvakin, Viktor Antonovych Dr Drozdenko, Ko Anatolii Mykolaiovyc Petrun, Vladimir S Mokson Vladi Mokson filed Critical Orest Mykhailovych I Ivasyshyn
Priority to UA2001118012A priority Critical patent/UA70366C2/uk
Publication of UA70366A publication Critical patent/UA70366A/uk
Publication of UA70366C2 publication Critical patent/UA70366C2/uk

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

Винахід відноситься до порошкової металургії, а саме – до способу отримання деталей з титанових сплавів і може бути використаний в автомобільному, нафтогазовому, хімічному машинобудуванні та інших галузях промисловості. Спосіб отримання виробів з титанових сплавів включає змішування порошку основи, що містить титан, з порошками легуючих елементів, які утворюють з титаном сплави, пресування у виріб та твердофазне спікання у вакуумі. Як основу, яка містить титан, використовують порошок гідриду титану з розміром часток <100 мкм, змішують його з порошками легуючих елементів з розміром часток не більше 1/3-2/3 від розмірів часток основи, пресують при тиску 400-1000 МПа, причому при нагріванні в інтервалі температур 400-900°С контролюють водень, який виділяється у вакуумній камері, до тиску 104 Па, потім продовжують нагрів виробів до температури спікання з одночасним зниженням тиску у камері до 10-2 Па. Спосіб може виконуватись з нагріванням до температури спікання зі швидкістю 10-15°С/хв. Винахід забезпечує одержання титанових сплавів з високим комплексом механічних властивостей.

Description

Опис винаходу
Винахід відноситься до порошкової металургії, а саме до способів отримання деталей з титанових сплавів і 2 Може бути використаний в різних галузях техніки: автомобільне машинобудування, машинобудування для нафтової, газової, хімічної промисловості, тощо.
Відомий спосіб виготовлення спечених виробів з порошку титанового сплаву (Патент Моб092605, Японія,
Бюл. ИСМ Мо4 1998р., МКП В22Е3/24), який включає пресування вихідних елементарних порошків, спікання у вакуумі, гаряче ізостатичне формування сплаву в двофазній альфанбета області та дробеструйну обробку 710 отриманої заготовки для усунення залишкових пор у поверхневому шарі.
Недоліком цього методу є наявність залишкової пористості у внутрішніх об'ємах виробів, що знижує їх механічні властивості, зокрема, міцність.
Відомий спосіб отримання титанових сплавів методом змішування елементарних порошків (Заявка
Мо1-29864, Японія, Бюл. ИСМ Моз 1990р., МКП С22Е1/18, В22Е3/24, С22С1/4), який включає пресування суміші 72 металевих порошків, спікання у вакуумі, закалку отриманого сплаву від температур бета-області, пресування при температурі 28007
Головним недоліком деталей, отриманих цим способом, є їх окислення в процесі гарячого пресування при високих температурах, і зниження внаслідок цього механічних властивостей.
Найбільш близьким до заявляемого є "Спечений порошковий титановий сплав і спосіб його отримання" (Патент Мо4432795, США, 1984, ИСМ Мо10 84, МКП С22С14/00, С22С1/04, Е22Е1/00), який включає розмелювання часток легуючих елементів, які утворюють з титаном сплави, до розмірів менше 2Омкм, змішування їх з частками основи, що містить титан, розміром більше 40мкм, пресують. суміші у виріб необхідної конфігурації і спікання при температурах, при яких не утворюються рідкі фази. Це дозволяє отримати сплав з густиною, наближеною до теоретичного значення. с 29 Недоліком цього способу є погіршення механічних властивостей сплаву внаслідок забруднення шихти Го) киснем, залізом та іншими домішками.
Технічною задачею пропонуємого винаходу є створення способу отримання виробів з титанових сплавів, які мають високий комплекс механічних властивостей.
Технічна задача вирішується за рахунок того, що порошок основи, що містить титан, змішують з порошками о легуючих елементів, які утворюють з титаном сплави, пресують у виріб та спікають у вакуумі при температурах, «о при яких не утворюється жодної рідкої фази, причому, як основу, яка містить титан, використовують порошок гідриду титану з розміром часток «100мкм, змішують з порошками легуючих елементів з розміром часток не о більше 1/3-2/3 від розмірів часток основи, пресують при тиску 400-1000МПа, при цьому при нагріванні в «з інтервалі температур 400-9007С контролюють водень, який виділяється у вакуумованій камері, до тиску 10 "Па, м потім продовжують нагрів виробів до температури спікання з одночасним зниженням тиску у камері до 10 Па, нагрів до температури спікання проводять зі швидкістю 10-157С/хв.
Використання порошків гідриду титану і порошків легуючих елементів вказаного розміру обумовлено тим, що швидка хімічна гомогенізація і висока відносна густина матеріалу після спікання досягається при мінімальному « 20 розмірі часток основи і легуючих елементів, але з іншого боку, при зменшенні розмірів часток в порошках різко -о зростає вміст хімічних домішок. Вказаний розмір порошків основи і легуючих елементів дозволяє досягати с швидкої гомогенізації і високої густини спеченого матеріалу при збереженні вмісту домішок на необхідному :з» рівні. Використання порошку гідриду титану як основи, що містить титан, створює в порошкових заготівках умови для прискореного фазоутворення і активації процесів спікання |Порошкова металургія Мо9-10, 1999, стор.63-7 0). 415 При нагріванні у вакуумі гідрид титану розпадається з виділенням водню в температурному інтервалі 400-9007С, -1 в результаті чого утворюється титан з високою густиною дефектів кристалічної структури, що значно прискорює дифузійні процеси. Атомарний водень, що виділяється при цьому, позитивно впливає на процеси спікання і («в утворення сплаву, відновлюючи окисли, які містяться, головним чином, по поверхні порошкових часток, тим с самим очищаючи міжчасткові границі і сприяючи більш швидкому протіканню взаємної дифузії між компонентами суміші. Для максимального використання позитивного впливу водню необхідне збереження його високої (о) концентрації в порошкових пресовках і поступовий (повільний) вихід водню з матеріалу в процесі нагрівання до
Ф температур, при яких починається спікання. Оскільки з підвищенням температури концентрація водню, розчиненого в титані, різко зменшується, то для збереження водню в гратці титану до температури 9007С, поступово підвищують парціальний тиск водню в камері до 107Па при нагріванні в інтервалі температур 5Б 400-9007С7. Подальше нагрівання до температури спікання з одночасним видаленням водню з камери і відновленням вакууму 102Па проводять для видалення водню з матеріалу, перетворення багатофазної вихідної іФ) порошкової суміші в хімічногомогенний матеріал і утворення сплаву з високою відносною густиною (до 9990), Що ко забезпечує високі механічні властивості, такі як міцність і пластичність. Водень, позитивний вплив якого використовують на стадії нагрівання, при спіканні у вакуумі повністю видаляють, щоб він не впливав негативно бо на властивості кінцевого матеріалу.
Для отримання високих механічних властивостей спечених виробів використовують порошок гідриду титану з розміром часток «100Омкм, оскільки при розмірах часток »100мкм відносна густина спеченого сплаву зменшується до 9895 і нижче. Розмір часток порошків легуючих елементів не повинен перевищувати 1/3-2/3 від розмірів часток основи. Використання порошків основи і порошків легуючих елементів з розмірами, меншими від б5 вказаних, веде до надмірного забруднення матеріалу домішками. При використанні порошків легуючих елементів крім необхідності швидкої хімічної гомогенізації, досягнення високої густини і збереження відносно низького вмісту домішок, необхідно враховувати температуру плавлення легкоплавких легуючих порошків при нагріванні. Необхідно, щоб порошки легуючих елементів повністю вступали в реакцію сплавоутворення з титаном ще у твердому стані, до температур плавлення. З цієї причини при використанні легкоплавких порошків легуючих елементів, розмір їх часток повинен бути не більше 1/3 від розмірів часток титанової основи.
Використання більшого розміру часток приводить до реакції порошків легкоплавких елементів з титаном частково або повністю у рідкому стані. Пресування заготовок необхідної форми проводять в прес-формах при тиску 400-1000МПа. При тиску «400МПа порошкові заготовки недостатньо міцні, а при тиску 21000МПа розтріскуються внаслідок значних внутрішніх напруг. 70 Спікання заготовок проводять у вакуумній камері при тиску не вище 10 2 Па тому, що при вищому тиску зразки окислюються в процесі нагрівання і спікання, а менший тиск є необхідною умовою для отримання високих характеристик спеченого матеріалу. Нагрівання отриманих заготовок проводять із швидкістю 10-157С/хв тому, що при швидкості нагрівання 215"С/хв заготівки розтріскуються внаслідок інтенсивного виділення водню при розпаді гідриду титану, а швидкість «10"С/хв не покращує характеристику спеченого матеріалу. Тиск водню в 75 камері контролюють в процесі нагрівання в інтервалі температур 400-90072 тому, що при температурах «4007С кількість водню, що виділяється, незначна, а при 29007 процес, виходу атомарного водню з матеріалу майже завершується, що зводить до мінімуму позитивний вплив водню на сплав. Зниження тиску водню в камері і відновлення початкового тиску не вище 102 Па з одночасним нагрівом до температури спікання знижує у спеченому матеріалі концентрацію водню до рівня, який не впливає негативно на механічні властивості. Спосіб дозволяє отримати хімічно гомогенний матеріал з високою густиною, що забезпечує механічні властивості виробів, які не поступаються властивостям литих сплавів відповідного хімічного складу.
Приклад 1
До порошку гідриду титану з розміром часток менше 100мкм додають порошки лігатур ТІі-АЇ! та АІ-М з розміром часток не більше б5мкм, що складає 2/3 від розмірів часток титанової основи, у кількості, яка відповідає Ге! стехіометричному складу Ті-6АІ-АМ. Порошки змішують протягом б годин, суміш пресують при тиску 700МПа у о заготовку необхідної форми, яку нагрівають у вакуумованій при тиску 1072 Па камері зі швидкістю 10С/хв до температури 1350"С, при якій не утворюються рідкі фази. В процесі нагрівання в інтервалі температур 400-900" контролюють підвищення тиску у камері до 107 Па за рахунок водню, що виділяється, а при температурі після 9007 тиск поступово знижують до 102 Па і заготовку спікають при 1350С протягом 4 годин. За даними і-й мікроструктурного, рентгенівського і мікрорентгеноспектрального аналізу, одержують хімічно і мікроструктурно «о гомогенний сплав Ті-6АІ-4М, відносна густина якого складає 98.995. Межа міцності отриманого матеріалу 960МпПа, пластичність при розтягу 7905. о
Приклад 2 ав
До порошку гідриду титану з розміром часток менше 75мкм додають порошки алюмінію і ванадію з розміром дасток не більше 25мМкМм, що складає 1/3 від розмірів часток титанової основи у кількості, яка відповідає - стехіометричному складу Ті-6АІ-А-М. Порошки змішують протягом 5 годин, суміш пресують при тиску 800МПа у заготовку необхідної форми, яку нагрівають у вакуумованій при тиску 10 2Па камері зі швидкістю 102С/хв до температури 125070. В процесі нагрівання в інтервалі температур 4000-9007 контролюють підвищення тиску у « 20 камері до 107Па за рахунок водню, що виділяється. При нагріванні порошок легкоплавкого алюмінію вступає в ш-в с реакцію з основою при температурі 600-620"С, тобто нижче температури плавлення. Після 9007С тиск поступово знижують до 1072 Па і заготовку спікають при 12502 протягом 4 годин. Отримують хімічно і мікроструктурно ;» гомогенний сплав Ті-6АІ-4М, відносна густина якого складає 98.7965. Межа міцності отриманого матеріалу 990МПа, пластичність при розтягуванні 390.
Приклад З -І До порошку гідриду титану з розміром часток менше 100мкм додають порошки лігатур Мо-АЇ! та АІ-М з розміром часток менше боОмкм, що складає 2/3 від розмірів часток основи у кількості, що відповідає о стехіометричному складу Ті-ЗАІ-5Мо-5М. Порошки змішують протягом 6 годин, суміш пресують при тиску 7/00МПа оз у заготовку необхідної форми, яку нагрівають у вакуумі 10 Па з швидкістю 15"С/хв до 13002. В процесі б 50 нагрівання в інтервалі температур 400-9002С контролюють підвищення тиску у камері до 10"Па, при температурі після 9002 тиск знижують до 10 Па і заготовку спікають при 13007С протягом 7 годин. За даними
І) мікроструктурного, рентгенівського і мікрорентгеноспектрального аналізу, одержують хімічно і мікроструктурно гомогенний сплав Ті-ЗАІ-5Мо-5М, відносна густина якого складає 98.495. Межа міцності отриманого матеріалу 920МПа, пластичність при розтягу і 595. 22 Приклад 4
Ге! До порошку гідриду титану з розміром часток менше 100мкм додають порошки легуючих елементів АЇ та Мо з розміром часток менше ЗЗмкм у кількості, що відповідає стехіометричниму складу Ті-БАІ-ЗМо. Порошки змішують де протягом 7 годин, суміш пресують при тиску б00МПа у заготовку необхідної форми, яку нагрівають у вакуумованій камері при тиску 107 Па зі швидкістю 107С/хв до 125070. В процесі нагрівання в інтервалі 60 температур 400-900 контролюють підвищення тиску у камері до 10 "Па, порошок легкоплавкого алюмінію вступає в реакцію з основою при температурі 620-6407"С, тобто нижче температури плавлення, а при температурі після 9002 тиск знижують до 10 Па і заготовку спікають при 12502С протягом 7 годин. За даними мікроструктурного, рентгенівського і мікрорентгеноспектрального аналізу, одержують хімічно і мікроструктурно гомогенний сплав Ті-бАІ-3ЗМо, відносна густина якого складає 98.2905. 65 Спосіб, який заявляється, може бути реалізований як у лабораторних, так і в промислових умовах.

Claims (2)

Формула винаходу
1. Спосіб отримання виробів з титанових сплавів, який включає: змішування порошку основи, що містить титан, з порошками легуючих елементів, які утворюють з титаном сплави, пресування у виріб та спікання у вакуумі при температурах, при яких не утворюється жодної рідкої фази, який відрізняється тим, що як основу, яка містить титан, використовують порошок гідриду титану з розміром часток «100 мкм, змішують з порошками /о легуючих елементів з розміром часток не більше 1/3-2/3 від розмірів часток основи, пресують при тиску 400-1000 МПа, причому при нагріванні в інтервалі температур 400-9007С контролюють водень, який виділяється у вакуумній камері, до тиску 107 Па, потім продовжують нагрівання виробів до температури спікання з одночасним зниженням тиску у камері до 1072 Па.
2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що нагрівання до температури спікання проводять зі швидкістю 75 10-157С/хв. Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2004, М 10, 15.10.2004. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. с щі 6) (Се) (Се) (зе) «в)
м. -
с . и? -І («в) (95) ФО 4) іме) 60 б5
UA2001118012A 2001-11-23 2001-11-23 Спосіб отримання виробів з титанових сплавів UA70366C2 (uk)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2001118012A UA70366C2 (uk) 2001-11-23 2001-11-23 Спосіб отримання виробів з титанових сплавів

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2001118012A UA70366C2 (uk) 2001-11-23 2001-11-23 Спосіб отримання виробів з титанових сплавів

Publications (2)

Publication Number Publication Date
UA70366A UA70366A (uk) 2004-10-15
UA70366C2 true UA70366C2 (uk) 2004-10-15

Family

ID=34514665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2001118012A UA70366C2 (uk) 2001-11-23 2001-11-23 Спосіб отримання виробів з титанових сплавів

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA70366C2 (uk)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA018035B1 (ru) * 2009-10-07 2013-05-30 Компания Адма Продактс, Инкорпорейтед Способ получения изделий из титановых сплавов
RU2572928C2 (ru) * 2010-05-31 2016-01-20 Тохо Титаниум Ко., Лтд. Порошковая смесь для получения титанового сплава, титановый сплав, полученный из такой смеси, и способы их получения
RU2635595C1 (ru) * 2016-09-23 2017-11-14 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВОГО ПСЕВДО -β - СПЛАВА С ЛИГАТУРОЙ Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe
US9816157B2 (en) 2011-04-26 2017-11-14 University Of Utah Research Foundation Powder metallurgy methods for the production of fine and ultrafine grain Ti and Ti alloys

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA018035B1 (ru) * 2009-10-07 2013-05-30 Компания Адма Продактс, Инкорпорейтед Способ получения изделий из титановых сплавов
RU2572928C2 (ru) * 2010-05-31 2016-01-20 Тохо Титаниум Ко., Лтд. Порошковая смесь для получения титанового сплава, титановый сплав, полученный из такой смеси, и способы их получения
US9816157B2 (en) 2011-04-26 2017-11-14 University Of Utah Research Foundation Powder metallurgy methods for the production of fine and ultrafine grain Ti and Ti alloys
RU2635595C1 (ru) * 2016-09-23 2017-11-14 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВОГО ПСЕВДО -β - СПЛАВА С ЛИГАТУРОЙ Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe

Also Published As

Publication number Publication date
UA70366A (uk) 2004-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7993577B2 (en) Cost-effective titanium alloy powder compositions and method for manufacturing flat or shaped articles from these powders
US8920712B2 (en) Manufacture of near-net shape titanium alloy articles from metal powders by sintering with presence of atomic hydrogen
JP3103359B2 (ja) タングステン―チタンのスパッタリングターゲットの製造方法
US10100438B2 (en) Metallic crucibles and methods of forming the same
Bahrami et al. Wetting and reaction characteristics of crystalline and amorphous SiO2 derived rice-husk ash and SiO2/SiC substrates with Al–Si–Mg alloys
JP6918697B2 (ja) サーメット材料およびその製造方法
WO2012148471A1 (en) Powder metallurgy methods for the production of fine and ultrafine grain ti, and ti alloys
US20160243617A1 (en) Manufacture of near-net shape titanium alloy articles from metal powders by sintering with presence of atomic hydrogen
UA81254C2 (uk) Спосіб виробництва металевого виробу без будь-якого плавлення
WO2006134743A1 (ja) ルテニウム合金スパッタリングターゲット
WO2021066142A1 (ja) 耐熱合金、耐熱合金粉末、耐熱合金成形体およびその製造方法
EA018035B1 (ru) Способ получения изделий из титановых сплавов
US20030211001A1 (en) Manufacture of near-net shape titanium alloy articles from metal powders by sintering at variable pressure
JP2003535969A (ja) 金属間アルミニド及びシリサイドスパッタリングターゲット、及びその製造方法
UA70366C2 (uk) Спосіб отримання виробів з титанових сплавів
WO2019092969A1 (ja) タングステンスパッタリングターゲット及びその製造方法
WO2005106055A1 (ja) 高強度・高再結晶温度の高融点金属系合金材料とその製造方法
TWI675116B (zh) Ti-Al合金濺鍍靶
WO2013022531A1 (en) Manufacture of near-net shape titanium alloy articles from metal powders by sintering with presence of atomic hydrogen
Rahaman et al. Fabrication of dense thin sheets of γ-TiAl by hot isostatic pressing of tape-cast monotapes
RU2569446C1 (ru) Шихта для композиционного катода и способ его изготовления
JP2019516021A (ja) チタンまたはチタン合金にて構成される部材の粉末冶金を用いた製造方法
JP4206476B2 (ja) アルミニウム焼結材の製造方法
Nakrod et al. Effect of compaction pressure and sintering time on the properties of sintered Cu-10Sn bronze
UA22692U (en) Method for articles production from titanium alloys