Патент на изобретение №2346999

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2346999 (13) C2
(51) МПК

C22C14/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 08.09.2010 – действует

(21), (22) Заявка: 2007103739/02, 01.02.2007

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

01.02.2007

(43) Дата публикации заявки: 10.08.2008

(46) Опубликовано: 20.02.2009

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2082802 С1, 27.06.1997. RU 2192493 С2, 10.11.2002. RU 2256713 С1, 20.07.2005. RU 1131234 С, 30.10.1994. JP 04-202729 А, 23.07.1992. US 2003164212 А, 04.09.2003. WO 2006123968, 23.11.2006.

Адрес для переписки:

105005, Москва, ул. Радио, 17, ФГУП “ВИАМ”, зам. генерального директора И.Е.Ковалеву

(72) Автор(ы):

Каблов Евгений Николаевич (RU),
Хорев Анатолий Иванович (RU),
Ночовная Надежда Алексеевна (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное унитарное предприятие “Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов” (ФГУП “ВИАМ”) (RU)

(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО

(57) Реферат:

Группа изобретений относится к титановым сплавам. Предложены сплав и изделие, выполненное из него. Сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: алюминий 2,0-6,8, ванадий 3,0-6,0, молибден 1,0-5,6, хром 0,2-1,6, цирконий 0,6-2,0, железо 0,1-1,2, медь 0,001-0,4, азот 0,01-0,05, ниобий 0,2-2,0, кремний 0,03-0,15, титан – остальное. Изобретение направлено на повышение трещиностойкости и конструкционной прочности при двухосном растяжении сплава. Предложенный сплав может быть использован для изготовления деталей авиационной, космической и ракетной техники. Применение предлагаемого сплава позволяет снизить массу изготавливаемых деталей и узлов на 20%. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления обшивки, днищ, баллонов, емкостей и других деталей, материал которых работает в условиях двухосного растяжения используемых в авиационной, космической и ракетной технике, цветной металлургии.

Известен сплав на основе титана, имеющий химический состав, мас.%:

алюминий 5,5-6,75
ванадий 3,5-4,5
железо 0,25-0,35
углерод 0,10-0,30
кислород 0,15-0,25
азот 0,05-0,14
титан остальное

(Патент США №5759484)

Сплав может быть использован для изготовления обшивки, цилиндрических оболочек и других деталей и узлов авиакосмической техники.

Недостатками сплава являются низкие эксплуатационные характеристики при работе в условиях двухосного напряженного состояния.

Недостатком изделий является низкая эксплуатационная надежность.

Известен сплав на основе титана, имеющий химический состав, мас.%:

алюминий 2,0-6,8
молибден 0,5-3,8
ванадий 2,0-9,0
хром 0,4-1,6
железо 0,2-1,2
цирконий 0,02-0,3
кислород 0,04-0,14
углерод 0,02-0,09
водород 0,003-0,014
азот 0,008-0,04
кремний 0,04-0,14
титан остальное

(Патент РФ №1131234)

Из известного сплава изготавливают листовые конструкции (типа обшивки, носовых обтекателей и других узлов) авиакосмической и ракетной техники.

Недостатками сплава и изделия из него являются пониженные характеристики конструкционной прочности и трещиностойкости.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:

алюминий 4,3-6,0
молибден 4,0-5,6
ванадий 4,0-5,6
хром 0,5-1,5
железо 0,5-1,5
цирконий 0,03-0,5
кислород 0,02-0,2
углерод 0,01-0,2
водород 0,003-0,03
азот 0,01-0,05
медь 0,003-0,15
никель 0,003-0,15
титан остальное

(Патент РФ №2082802)

Из сплава-прототипа изготавливают листовые детали и узлы авиакосмической и ракетной техники.

Недостатками сплава и изделия из него являются пониженные конструкционная прочность и трещинностойкость.

Технической задачей изобретения является повышение конструкционной прочности и трещиностойкости.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе титана, содержащий алюминий, ванадий, молибден, хром, цирконий, железо, медь, азот, который дополнительно содержит ниобий и кремний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий 2,0-6,8
ванадий 3,0-6,0
молибден 1,0-5,6
хром 0,2-1,6
цирконий 0,6-2,0
железо 0,1-1,2
медь 0,001-0,4
азот 0,01-0,05
ниобий 0,2-2,0
кремний 0,03-0,15
титан остальное

и изделие, выполненное из него

Авторами было установлено, что дополнительное введение в предлагаемый сплав ниобия и кремния при заявленном содержании и соотношении остальных заявляемых компонентов обеспечивает повышение конструкционной прочности и трещиностойкости.

Примеры конкретного осуществления

Вакуумно-дуговым методом выплавляли слитки предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Слитки ковали на прессах, после чего подвергали горячей, а затем холодной прокатке и изготавливали листы толщиной 2,0 мм. Из листов изготавливали образцы для испытаний.

В таблице 1 приведены составы, а в таблице 2 – свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

В предлагаемом сплаве предел прочности при двухосном растяжении (вк) повысился на 20%, предел прочности при двухосном растяжении образцов с надрезом (вк н) повысился на 30%, ударная вязкость образцов с трещиной (КСТ) повысилась на 40%.

Таким образом, применение предлагаемого сплава позволит снизить массу деталей и узлов на 20% за счет повышения уровня конструкционной прочности (вк) и повысить эксплуатационную надежность работы конструкций.

Таблица 1
Химический состав, мас.%
Al V Mo Cr Zr Fe Cu Nb Si N О С Н Ni Ti
1 2,0 3,0 1,0 0,2 0,6 0,1 0,001 0,2 0,03 0,01 Осн.
2 3,8 4,5 2,8 1,0 1,2 0,7 0,23 0,8 0,10 0,03 “-“
3 6,8 6,0 5,6 1,6 2,0 1,2 0,4 2,0 0,15 0,05 “-“
4 5,3 4,9 4,7 0,9 0,25 0,9 0,08 0,25 0,04 0,10 0,12 0,16 0,07 “-“

Таблица 2
№п/п вк, МПа вк н, МПа вк н/вк КСТ, МДж/м2
1 1380 1352 0,98 0,35
2 1420 1363 0,96 0,30
3 1410 1367 0,97 0,32
4 прототип 1180 1027 0,87 0,21
вк – конструкционная прочность при двухосном растяжении;
вк н – конструкционная прочность при двухосном растяжении образцов с надрезом;
вк н/вк – чувствительность к надрезу при двухосном растяжении;
КСТ – удельная работа разрушения образца с трещиной при ударном изгибе.

Формула изобретения

1. Сплав на основе титана, содержащий алюминий, ванадий, молибден, хром, цирконий, железо, медь, азот, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ниобий и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий 2,0-6,8
ванадий 3,0-6,0
молибден 1,0-5,6
хром 0,2-1,6
цирконий 0,6-2,0
железо 0,1-1,2
медь 0,001-0,4
азот 0,01-0,05
ниобий 0,2-2,0
кремний 0,03-0,15
титан остальное

2. Изделие из сплава на основе титана, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.

Categories: BD_2346000-2346999