Патент на изобретение №2375484

(54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности. Предложен сплав на основе титана. Сплав содержит, мас.%: ниобий 43,9-45, алюминий 9-11, тантал 0,02-0,3, кремний 0,04-0,2, титан – остальное. Сплав обладает повышенной жаропрочностью, жаростойкостью, пластичностью, трещиностойкостью. Повышается срок службы изделий, выполненных из предложенного сплава. 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности.

Известен сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий – 43, алюминий – 12,5 (статья The Grain Boundary Character Distribution in BCC and О+BCC Ti-Al-Nb Alloy Microstructures / Ti-2003 Science and Technology, volume IV, p.2145).

Недостатком этого сплава является низкая технологическая пластичность и низкие показатели характеристик пластичности при комнатной температуре.

Известен также сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий – 18-34, алюминий – 18-30 (патент Японии 3097748, С22С 14/00, 10.10.2000 г.) – прототип.

Недостатком этого сплава являются недостаточно высокие показатели жаропрочности и жаростойкости, небольшой срок службы при рабочих температурах, а также низкие показатели пластических характеристик и, как следствие, трещинообразование.

Предлагается сплав на основе титана, содержащий (мас.%):

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введен тантал и кремний, а компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):

Техническим результатом применения данного сплава является повышение жаропрочности, жаростойкости, пластичности, уменьшение трещинообразования и, как следствие, повышение срока службы.

Предлагаемый состав позволяет получать металл с равномерной структурой из -зерен, внутри которых образуется О-фаза, а по границам выделения – ₂-фазы, что позволяет повысить жаропрочность, жаростойкость, пластичность и, как следствие, снизить трещинообразование. Все это приводит к увеличению срока службы деталей, изготовленных из этого материала.

Данный сплав отличается более высокой стабильностью -фазы, а следовательно, и более высокой технологической пластичностью. Это позволяет при деформации заготовок из данного сплава уменьшить величину зерна и улучшить однородность структуры по сечению всего полуфабриката, и как следствие, увеличить механические свойства и срок службы изготовленных изделий.

Пример.

Получали слиток из титанового сплава с химическим составом (мас.%):

Слиток диаметром 140 мм нагревали до температуры 1120°С и прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 5000 тс.

Полученные заготовки сечением 30×80 мм, длиной 103 мм были прокатаны на стане “Дуо 260” на толщину 11,2 мм.

Механические свойства образцов из катаных плит, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице.

Также был испытан сплав-прототип.

эксперимента	Способ изготовления	В, МПа	0,2, МПа	, %	, %	К1С, МПа·м1/2	, МПа
1.	Предлагаемый сплав	970-1030	940-1000	8-14	15-25	38	>300
2.	Сплав-прототип	910-960	720-840	1,6-3,2	3,5-10,5	27	250

Таким образом, предлагаемый сплав позволяет повысить пластичность в 2-4 раза, прочность в 1,2-1,4 раза, трещиностойкость в 1,5 раза, жаропрочность на 50 МПа, и как следствие, увеличить срок службы в 1,5-1,7 раза.

Формула изобретения

Сплав на основе титана, содержащий ниобий, алюминий, отличающийся тем, что в него дополнительно введены тантал и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%: