Патент на изобретение №2211873
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) МЕТАСТАБИЛЬНЫЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к созданию новых сплавов на основе титана. Задачей изобретения является создание титанового сплава, обладающего после термообработки сочетанием высоких прочностных и пластических характеристик и изготовленного на основе относительно недорогих легирующих элементов. Предложенный сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: алюминий – 1,5-3,5, молибден – 4,5-8,0, ванадий – 1,0-3,5, железо – 1,5-3,8, титан – остальное. Техническим результатом изобретения является создание метастабильного  -титанового сплава, обладающего после термообработки высоким уровнем прочностных и пластических характеристик. 2 табл.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к созданию новых сплавов на основе титана, сочетающих в себе высокие характеристики прочности и пластичности и применяемых для изготовления изделий широкого назначения, в частности деталей крепежа, различного рода витых пружин и др. и изготовленных с использованием относительно дешевых легирующих элементов.
Известен сплав на основе титана, содержащий, %: 2-6 А1; 6-9 Мо; 1-3 V; 0,5-2 Cr; 0-1,5 Fe; Ti – остальное (авт. свид. СССР 180351, кл.С 22 С 14/00,1966).
Недостатком известного сплава является недостаточная пластичность из-за высокого содержания алюминия и наличия хрома, кроме того сплав довольно дорогой.
Известен сплав на основе титана, содержащий, мас.%: 4-6,3 А1; 4,5-5,9 V; 4,5-5,9 Мо; 2,0-3,6 Cr; 0,2-0,5 Fe; Ti остальное (патент РФ 2169204, кл.С 22 С 14/00, публ.2001г.).
Известный сплав после термообработки имеет высокий уровень прочностных характеристик в массивных деталях, при этом уровень пластических характеристик недостаточен и сплав не может быть использован для изготовления таких деталей, как витые пружины.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является метастабильный -титановый сплав, содержащий, вес. %: 4-5 Fe; 4-7 Мо; 1-2 А1; О2 до 0,25; Ti остальное (патент США 5294267, кл.С 22 С 14/00, публ. 1994г.) – прототип.
Данный сплав обладает высокими механическими характеристиками при относительной дешевизне и нашел широкое применение при изготовлении витых цилиндрических пружин для автомобилестроения.
Недостатками известного сплава являются относительно невысокие пластические свойства, особенно относительное удлинение, что сужает область применения данного сплава и имеет немаловажное значение при изготовлении отдельных видов витых пружин и деталей крепежа.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание титанового сплава, обладающего после термообработки сочетанием высоких прочностных и пластических характеристик и изготовленного на основе относительно недорогих легирующих элементов.
Поставленная задача достигается тем, что в метастабильном -титановом сплаве, содержащим алюминий, молибден и железо, дополнительно введен ванадий и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:Алюминий – 1,5-3,5 Молибден – 4,5-8,0 Ванадий – 1,0-3,5 Железо – 1,5-3,8 Титан – Остальное Введение ванадия в количестве 1,0-3,5% повышает пластические характеристики сплава до требуемых значений. Для достижения высоких прочностных характеристик сплав содержит более высокое по сравнению с прототипом количество алюминия. Алюминий при содержании его не более 3,5% не оказывает существенного влияния на пластичность сплава. Увеличение содержания алюминия более 3,5% и железа более 3,8% приводит к увеличению  -фазы, ее упрочнению и снижает пластические характеристики сплава ниже заданных. Более низкое, чем в прототипе, содержание железа (<4%) обеспечивает большую фазовую стабильность при проведении термических циклов (при деформации и термообработке). При содержании алюминия менее 1,5% не удается достигнуть заданной прочности. Содержание молибдена менее 4,5% и железа менее 1,5% приводит к уменьшению количества -фазы и после термообработки невозможно достичь высокой прочности сплава.
Увеличение содержания -стабилизаторов (молибдена и ванадия) выше заданных пределов снижает стабильность сплава в закаленном и состаренном состоянии приводит к увеличению размеров зерна при термообработке, что значительно снижает пластичность сплава ( <4%;  <7%).Молибден вводят в сплав в виде ферромолибдена, который содержит 55-75% молибдена, остальное железо. Ванадий вводится в сплав из феррованадия, который содержит 65-85% ванадия, остальное железо, или в виде отходов сплавов системы Ti-Al-V. Для исследования свойств были выплавлены вакуумной дуговой плавкой слитки сплавов заявленного состава (табл.1) и изготовлены из полученного металла прутки  20 мм. Прутки подвергли следующей термообработке: нагрев до температуры на 30oС ниже температуры полиморфного превращения, охлаждение в воде, нагрев до 480oС в течение 8 часов, охлаждение на воздухе. После чего образцы были испытаны на растяжение по ASTM Е 8.
Механические свойства изготовленных изделий из исследуемых сплавов приведены в таблице 2.
Предлагаемый метастабильный -титановый сплав по сравнению с известными обладает регламентированным оптимальным сочетанием – и -стабилизирующих легирующих элементов, обеспечивающих после термообработки высокий уровень прочностных и пластических характеристик; более дешевый и может быть использован для изготовления ответственных деталей широкого назначения.
Формула изобретения Метастабильный -титановый сплав, содержащий алюминий, молибден и железо, отличающийся тем, что сплав дополнительно содержит ванадий и компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %:Алюминий – 1,5-3,5 Молибден – 4,5-8,0 Ванадий – 1,0-3,5 Железо – 1,5-3,8 Титан – Остальное РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
