Патент на изобретение №2285738

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2285738 (13) C1
(51) МПК

C22F1/18 (2006.01)
B21J5/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 28.12.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2005113117/02, 29.04.2005

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

29.04.2005

(46) Опубликовано: 20.10.2006

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
Yapici G.G. et al., Microstructure and mechanical properties of several deformed powder processed Ti-6Al-4V using equal channel angular extrusion, Scripta Materialia, Vol.49, Issue 10, November 2003, реферат. RU 2175685 C1, 10.11.2001. RU 2139164 C1, 10.10.1999. JP 2003268515 А, 25.09.2003.

Адрес для переписки:

450000, респ. Башкортостан, г.Уфа, ул. К. Маркса, 12, УГАТУ, отдел интеллектуальной собственности, В.П. Ефремовой

(72) Автор(ы):

Баушев Николай Георгиевич (RU),
Рааб Георгий Иосифович (RU),
Саитова Лилия Рашитовна (RU),
Семенова Ирина Петровна (RU),
Валиев Руслан Зуфарович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Уфимский государственный авиационный технический университет” (RU)

(54) СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДВУХФАЗНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и медицине при изготовлении полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов путем термомеханической обработки, сопровождающейся изменением механических свойств материала. Предложен способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов. Способ включает интенсивную пластическую деформацию заготовки в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах при температуре 600°С с накопленной логарифмической степенью деформации не менее двух. После интенсивной пластической деформации в пересекающихся каналах осуществляют экструдирование заготовки в несколько проходов при температуре 300°С с коэффициентом вытяжки не менее 1,2. Технический результат – повышение прочностных характеристик двухфазных титановых сплавов (предела прочности, предела текучести, предела выносливости) при сохранении удовлетворительной пластичности. 1 табл.

Изобретение относится к термомеханической обработке с изменением механических свойств материала и может быть использовано в машиностроении, авиадвигателестроении и медицине при изготовлении полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов.

Известны способы обработки двухфазных титановых сплавов с целью повышения их прочностных характеристик.

Например, способ деформирования заготовок в пересекающихся горизонтальном и вертикальном каналах (см. В.М.Сегал, В.И.Копылов, В.И.Резников “Процессы пластического структурообразования металлов”, Минск: Навука и тэхника, 1994, с.26) позволяет упрочнять металл за счет интенсивной сдвиговой деформации.

Известен способ обработки заготовок, включающий интенсивную пластическую деформацию заготовки в пересекающихся горизонтальном и вертикальном каналах с подпором в последнем, который осуществляется на начальной и окончательной стадиях процесса деформирования (патент РФ N 2139164, МПК В 21 J 5/00, опубл. 10.10.1999 г.).

Известен способ деформирования заготовок в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах при температуре 600°С (Ко У.Г., Джанг B.C., Шин Д.Х., Ли С.С. Влияние температуры и исходной микроструктуры на равноканальное угловое прессование сплава Ti-6Al-4V. Скрипта материалиа, №48, 2003, с.197-202).

Известные способы не позволяют получать требуемые прочностные характеристики, включая показатели усталости.

Наиболее близким к предложенному является способ деформирования заготовок в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах при температуре 600°С (Яписи Г.Г., Караман И., Луо З.П., Рек Г. Микроструктура и механические свойства порошкового сплава Ti-6Al-4V интенсивно деформированного с использованием равноканального углового прессования. Скрипта материалиа, №49, 2003, с.1021-1027).

Данный способ позволяет повысить уровень прочностных характеристик обрабатываемого материала, но недостаточен для использования в ответственных конструкциях.

Изобретение направлено на повышение прочностных характеристик двухфазных титановых сплавов при сохранении пластичности, в том числе в массивных заготовках.

Поставленная задача достигается способом получения ультрамелкозернистых заготовок, включающим интенсивную пластическую деформацию заготовки в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах при температуре 600°С с накопленной логарифмической степенью деформации е2. В отличие от прототипа после интенсивной пластической деформации осуществляют экструдирование в несколько циклов при температуре 300°С с коэффициентом вытяжки не менее 1,2.

Экструдирование, используемое после интенсивной пластической деформации в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах, позволяет создать схему деформации, близкую к условиям всестороннего сжатия, что и обеспечивает условия повышенной деформируемости таких труднодеформируемых материалов, как двухфазные титановые сплавы. Например, такие процессы как волочение или прокатка при тех же температурно-временных условиях и степенях деформации не могут обеспечить высокой деформируемости материалов в силу реализации менее благоприятных для ее повышения схем деформации. В связи с этим сочетание интенсивной пластической деформации в пересекающихся каналах и экструдирование в указанных режимах обеспечивает дополнительное измельчение структуры в заготовках, что приводит к повышению прочностных характеристик при сохранении пластичности.

Способ осуществляют следующим образом.

Заготовку из двухфазного титанового сплава в виде прутка подвергают интенсивной пластической деформации в пересекающихся каналах. Деформацию проводят при температуре 600°С в несколько последовательных проходов, между которыми пруток вращают вокруг продольной оси на 90°. Количество проходов определяется достижением накопленной логарифмической степени деформации е2.

После деформации в пересекающихся каналах заготовка подвергается правке, обработке на токарном станке для снятия дефектного слоя.

На следующем этапе заготовку подвергают экструдированию в несколько циклов с постепенным уменьшением диаметра и увеличением длины заготовки с набором коэффициента вытяжки 1, 2. Температура экструдирования 300°С была определена опытным путем и является температурой, при которой в заготовках формируется ультрамелкозернистая структура, обеспечивающая комплекс свойств: высокие прочностные характеристики при сохранении пластичности. После окончания данного этапа проводят контроль механических свойств на растяжение при комнатной температуре и контроль микроструктуры.

Пример конкретного выполнения

Брали пруток из сплава Ti-6A1-4V диаметром 40 мм и длиной 120 мм. Пруток подвергали пластической деформации по описанному выше способу. Угол пересечения каналов Ф=120°. Температура деформации 600°С. Число последовательных проходов n=4. После правки и обработки на токарном станке диаметр заготовки составлял 36 мм.

На следующем этапе пруток подвергали экструдированию при температуре 300°С. Количество циклов экструдирования составило 6, в результате чего диаметр заготовки уменьшился с 36 до 20 мм, а длина заготовки увеличилась со 120 до 300 мм. Контроль механических свойств сплава на растяжение при комнатной температуре показал значения, приведенные в таблице 1. Для сравнения в таблице 1 приведены механические свойства сплава перед термомеханической обработкой по предлагаемому способу, а также свойства после обработки по известному способу-прототипу.

Таблица 1
Механические свойства сплава Ti-6Al-4V в различных состояниях
Механические свойства сплава Состояние сплава
До обработки по предлагаемому способу После обработки по способу – прототипу После обработки по предлагаемому способу
Предел прочности, МПа 940 1284 1350
Предел текучести, МПа 840 1042 1300
Относительное удлинение, % 16 7 11
Относительное сужение, % 45 35 37

Таким образом, предложенный способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов позволяет существенно повысить прочностные характеристики обрабатываемого материала при сохранении удовлетворительной пластичности.

Формула изобретения

Способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов, включающий интенсивную пластическую деформацию заготовки в пересекающихся вертикальном и горизонтальном каналах при температуре 600°С с накопленной логарифмической степенью деформации не менее двух, отличающийся тем, что после интенсивной пластической деформации в пересекающихся каналах осуществляют экструдирование заготовки в несколько проходов при температуре 300°С с коэффициентом вытяжки не менее 1,2.


MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 30.04.2007

Извещение опубликовано: 20.02.2008 БИ: 05/2008


NF4A – Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 27.02.2008

Извещение опубликовано: 27.02.2008 БИ: 06/2008


QB4A – Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Уфимский государственный авиационный технический университет”

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): Общество с ограниченной ответственностью “НаноМеТ”

Договор № РД0036676 зарегистрирован 29.05.2008

Извещение опубликовано: 10.07.2008 БИ: 19/2008

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия


Categories: BD_2285000-2285999