Свариваемый титановый сплав с l-структурой

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных в качестве свариваемых материалов и присадки для создания силовых конструкций авиакосмической техники. Предлагаемый сплав обладает повышенной прочностью при двуосном растяжении, большей прочностью свариваемых соединений и большей пластичностью свариваемых соединений при гибке. Сплав имеет следующий состав, 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; азот 0,01 - 0,5; углерод 0,01 - 0,2; кислород 0,02 - 0,2; медь 0,003 - 0,15; никель 0,003 - 0,15; водород 0,003 - 0,03; титан - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к разработке сплавов на основе титана, предназначенного для изготовления сварных конструкций авиакосмической техники, работающих при пониженных температурах.

Известен сплав следующего химического состава в мас. алюминий 3 6; молибден 1 2; ванадий 1,5 3; титан остальное. Этот сплав обладает низкими эксплуатационными характеристиками основного материала (о.м.) и металл шва (шов) при 20 и 196^oC: пpeдeлa пpoчности σ_в и трещиностойкости (a_тс) (Сварочное производство N 8, 1971, с. 37 40).

Наиболее близким по технической сущности является сплав следующего состава, мас. алюминий 4 7; молибден 1 3; ванадий 3,5 5,5; хром 0,6 - 2,0; медь 0,005 0,4; железо 0,3 1,27; цирконий 1 3; олово 1 3; углерод 0,02 0,35; кислород 0,05 0,25; титан остальное (авт. св. СССР N 556191, C 22 C 14/00, 1977).

Этот сплав имеет также низкие эксплуатационные характеристики основного материала и сварных соединений: σ_в и a_тс (таблица).

Предлагается сплав с повышенными эксплуатационными характеристиками основного материала и сварных соединений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном сплаве, содержащем алюминий, молибден, ванадий, хром, железо, цирконий, кислород, медь дополнительно содержится марганец, никель при пониженном содержании молибдена, ванадия, циркония в следующем составе, мас. алюминий 4,5 6,2; молибден 0,1 0,8; ванадий 0,1 1,1; железо 0,03 0,3; цирконий 0,05 0,5; кислород 0,05 0,5; хром 0,01 0,2; марганец 0,01 0,2; медь 0,01 0,2; никель 0,01 0,2; титан остальное.

Сплав содержит изоморфные β стабилизаторы (Mo, V), эвтекстоидообразующие b стабилизаторы (Cr, Mh, Cu, Ni, Fe) в пределах растворимости в a фазе.

Марганец и никель обеспечивают упрочнение границ зерен.

Комплексным легированием, включающем наряду с a стабилизаторами различного типа в пределах растворимости в a фазе, достигается эффективное упрочнение a твердого раствора при сложном взаимодействии указанных компонентов как с титаном, так и между собой, Такое легирование компонентами противоположного легирования при дендритной ликвации, различной склонностью к градиенту концентрации от границ к телу зерна создает благоприятные условия работы сплава при высоких эксплуатационных нагрузках.

Сплавы выполняли в вакуумных дуговых печах в пределах заявленного состава, мас.

1. Ti 4,5, Al 0,1, Mo 0,1, V 0,01, Cr 0,01, Mn 0,03, Fe - 0,05, Zr 0,05, O₂ 0,01, Cu 0,01, Ni.

2. Ti 6,2, Al 0,8, Mo 1,1, V 0,2, Cr 0,2, Mn 0,3 Fe 0,5, Zr 0,5, O₂ 0,2, Cu 0,2, Ni.

3. Ti 5, Al 0,4, Mo 0,6, V 0,1, Cr 0,1, Mn 0,15, Fe 0,3, Zr 0,3, O₂ 0,1, Cu 0,1, Ni.

Для получения сравнительных данных выполняли слитки состава аналога и прототипа.

Слитки ковали на прутки 12 мм и прокатывали в листы толщиной 5 мм. Листы сваривали автоматической аргоно- дуговой сваркой с присадкой того же состава.

Механические свойства приведены в таблице.

Предлагаемый сплав обладает по сравнению с известными сплавами на 10 - 15% более высокой прочностью и на 40 60% более высокими значениями трещиностойкости (a_TC) основного материала и металла шва, что позволяет снижать массу конструкций, обеспечить увеличения полезной нагрузки летательных аппаратов и обеспечить большую эксплуатационную надежность сварных и монолитных конструкций.

Формула изобретения

Свариваемый титановый сплав с α-- структурой, содержащий алюминий, молибден, ванадий, хром, железо, цирконий, кислород, медь, отличающийся тем, что он дополнительно содержит марганец и никель при следующем соотношении компонентов, мас.

Алюминий 4,5 6,2 Молибден 0,1 0,8 Ванадий 0,1 1,1 Хром 0,01 0,2 Марганец 0,01 0,2 Железо 0,03 0,3 Цирконий 0,05 0,5 Кислород 0,05 0,5 Медь 0,01 0,2
Никель 0,01 0,2
Титан Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1