Свариваемый сплав на основе титана

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к созданию свариваемых титановых сплавов, обладающих высокой технологической пластичностью и большой стойкостью по отношению к трещинам и другим дефектам сварки. Свариваемый сплав содержит следующие компоненты, мас.%: алюминий 0,4-6,0; цирконий 0,03-0,3; углерод 0,02-0,2; железо 0,03-0,3; кислород 0,03-0,3; марганец 0,5-2,0; медь 0,03-0,3; никель 0,03-0,3; кремний 0,03-0,3; азот 0,004-0,04; водород 0,002-0,008; титан - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к созданию свариваемых титановых сплавов, обладающих высокой технологической пластичностью и большой стойкостью по отношению к трещине и другим дефектам и концентраторам напряжения.

Известен сплав следующего состава,мас. алюминий 2,0-3,5; титан - остальное (авт. свид. N 152372).

Этот сплав обладает низкими значениями механических свойств сварных соединений: предела прочности в надрезе σ^v_в ударной вязкостью образца с исходным круглым (а_н) и острым (а_v) надрезом по центру шва при низкой конструкционной прочности сварных соединений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сплав следующего состава, мас. алюминий 4-6,3: молибден 1,5-2,5; ванадий 4-5; хром 0,8-1,4; углерод 0,01-0,25; железо 064-0,8; цирконий 0,01-0,05; кислород 0,03-0,25; титан остальное [1] Этот сплав обладает низкими характеристиками механических свойств сварных соединений σ^v_в (а_н) (а_v).

Технической задачей изобретения является создание сплава с повышенными характеристиками трещиностойкости и технологической пластичности сварных соединений титановых сплавов.

Поставленная задача достигается тем, что в титановом сплаве, содержащем алюминий, цирконий, углерод, железо, кислород, дополнительно содержится марганец, кремний, азот, водород, медь и никель при следующем соотношении компонентов, мас. алюминий 0,4-6,0; марганец 0,5-2,0; железо 0,03-0,3; цирконий 0,03-0,3; медь 0,03-0,3; никель 0,03-0,3; кремний 0,03-0,3; кислород 0603-0,3; углерод 0,02-0,2; азот 0,004-0604; водород 0,002-0,008; титан остальное.

Этот сплав содержит α -стабилизирующие (Al, C, O, N) и b -стабилизирующие (Mn, Fe, Cu, Ni, Si, H) элементы, а также нейтральный упрочнитель (Zr).

Железо, медь и никель введены в пределах растворимости в a -твердом растворе, что обеспечивает его эффективное упрочнение. Содержание марганца и кремния обеспечивает упрочнение a -твердого раствора и образование небольшого (до 5%) количества b -фазы в сплаве.

Содержащиеся в сплаве элементы внедрения азот и водород эффективно упрочняют a и b -твердые растворы соответственно.

Многокомпонентное легирование различными комплексами обеспечивает высокие характеристики трещиностойкости и пластичности сварных соединений.

Были выплавлены сплавы следующего состава в пределах заявленного, мас.

1. Ti 0,4Al 0,5Mn 0,04Fe 0,03Zr 0,03Cu 0,03Ni 0,03Si - 0,03O² 0,02C 0,004N 0,002H.

2. Ti 6,0Al 2,0Mn 0,3Fe 0,3Zr 0,3Cu 0,3Ni 0,3Si 0,3O - 0,2C 0,004N 0,008H.

3. Ti 2,8Al 0,75Mn 0,15Fe 0,15Zr 0,15Cu 0,15Ni 0,15Si - 0,15O 0,1C 0,02N 0,004H.

Выплавлены были также слитки состава, выходящего за рамки заявленного.

4. Ti 0,3Al 0,4Mn 0,02Fe 0,02Zr 0,02Cu 0,02Ni 0,02Si - 0,02O 0,01C 0,003N 0,001H.

5. Ti 6,1Al 2,1Mn 0,4Fe 0,4Zr 0,4Cu 0,4Ni 0,4Si 0,4O - 0,3C 0,05N 0,009H.

Для получения сравнительных результатов выплавляли слитки состава аналога (N 6) и прототипа (N 7).

Слитки выплавляли в вакуумных дуговых печах методом двойного переплава. Слитки ковали на заготовки, которые подвергали прокатке на толщину 2 мм.

После автоматической аргонодуговой сварки отожженные сварные соединения подвергали механическим испытаниям.

Предлагаемый сплав обладает по сравнению с известными в 2-3 раза более высокой пластичностью и трещиностойкостью, что позволяет создавать сварные конструкции высокой эксплуатационной надежности.

Формула изобретения

Свариваемый сплав на основе титана, содержащий алюминий, цирконий, углерод, железо, кислород, отличающийся тем, что дополнительно содержит марганец, медь, никель, кремний, азот и водород при следующем соотношении компонентов, мас.

Алюминий 0,4 6,0 Марганец 0,5 2,0 Железо 0,03 0,3 Цирконий 0,03 0,3 Медь 0,03 0,3 Никель 0,03 0,3 Кремний 0,03 0,3
Кислород 0,03 0,3
Углерод 0,02 0,2
Азот 0,004 0,04
Водород 0,002 0,008
Титан Остальноеп

РИСУНКИ

Рисунок 1