Сплав на основе титана

 

Изобретение относится к области металлургии. Сплав на основе титана содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: алюминий 4,0-3,3; ванадий 4,5-5,9; молибден 4,5-5,9; хром 2,0-3,3; железо 0,2-0,8; цирконий 0,01-0,08; углерод 0,01-0,25; кислород 0,03-0,25; титан - остальное. Использование заявленного сплава обеспечивает возможность достижения высокой прочности (≥ 1200 МПа) в сочетании с хорошей пластичностью в массивных крупногабаритных деталях, закаливаемых в воде или на воздухе. 1 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к разработке современных титановых сплавов, используемых для изготовления прутков, штамповок, крепежа и других деталей авиационной техники.

Известен сплав на основе титана (авт. свид. СССР N 180351, кл. C 22 C 14/00, публ. 1996 г.) следующего химического состава, в мас.%: алюминий 2 - 6, молибден 6 - 9, ванадий 1 - 3, хром 0,5 - 2,0, железо 0 - 1,5, титан - остальное.

Этот сплав был предложен для изготовления поковок и штамповок применительно к высоконагруженным конструкционным деталям. Существенным недостатком этого сплава является его склонность к образованию тугоплавких включений при выплавке слитков из-за высокого содержания в нем тугоплавкого элемента - молибдена (> 6%). Наличие таких включений в высоконагруженных деталях приводит к хрупкому разрушению этих деталей при эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сплав на основе титана (авт. свид. СССР N 555161, кл. C 22 C 14/00, публ. 1977) следующего состава, мас. %: алюминий 4,0 - 6,3, ванадий 4,0 - 5,0, молибден 1,5 - 2,5, хром 0,8 - 1,4, железо 0,4 - 0,8, цирконий 0,01 - 0,08, углерод 0,01 - 0,25, кислород 0,03 - 0,25, титан - остальное.

Этот сплав обладает высокими прочностными характеристиками, хорошим уровнем пластичности, прокатывается на пруток и на лист. Хорошо сваривается и не склонен к образованию тугоплавких включений. К недостаткам этого сплава следует отнести невозможность объемной штамповки его вхолодную в связи с недостаточным уровнем такого показателя технологической пластичности в закаленном состоянии, как степень осадки вхолодную (< 60%).

Кроме того, на этом сплаве при термическом упрочнении высокий уровень прочности ( σ_в ≥ 1400 МПа) может быть достигнут только при малых сечениях - до 25 мм.

Настоящее изобретение направлено на повышение способности сплава к объемному деформированию вхолодную (степень осадки > 75%, а также на достижение возможности термического упрочнения на высокий уровень прочности ( σ_в ≥ 1400 МПа).

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом сплаве содержится меньшее количество алюминия и большее количество хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%: Алюминий - 2,2 - 3,8 Ванадий - 4,5 - 5,9 Молибден - 4,5 - 5,9 Хром - 2,0 - 3,6 Железо - 0,2 - 0,8 Цирконий - 0,01 - 0,08 Углерод - 0,01 - 0,25 Кислород - 0,03 - 0,25 Титан - Остальное
Заявляемый сплав обладает высокой способностью к объемному деформированию вхолодную (хорошо прокатывается на прутки), не склонен к образованию тугоплавких включений и легко упрочняется термическими методами с получением высокого уровня прочностных и пластических характеристик.

Снижение содержания алюминия и хрома ниже минимальных значений заявленного предела приводит к получению пониженной прочность сплава после термического упрочнения ( (σ_в< 1400 МПа), т. е. не достигается решение поставленной задачи.

Повышение содержания алюминия и хрома выше верхнего предела приводит к снижению пластичности сплава (δ < 8% , Ψ < 40%) при высоком уровне прочности ( (σ_в≥ 1400 МПа).

Для исследования свойств сплава были выплавлены в вакуумной дуговой печи методом двойного переплава слитки составов заявленного сплава (примеры 1, 2, 3).

1. Ti - 2,2 Al - 4,5 V - 4,5 Mo - 2,0 Cr - 0,2 Fe - 0,01 Zr - 0,01 C - 0,03 0.

2. Ti - 3,0 Al - 5,2 V - 4,8 Mo - 2,8 Cr - 0,6 Fe - 0,04 Zr - 0,2 C - 0,2 0.

3. Ti - 3,8 Al - 5,9 V - 5,9 Mo - 3,6 Cr - 0,8 Fe - 0,08 Zr - 0,25 C - 0,25 0.

Механические свойства прутков диаметром 50 мм, изготовленных из сплавов предложенного состава и подвергнутых термической обработке на высокую прочность, приведены в таблице.

Формула изобретения

Сплав на основе титана, содержащий алюминий, ванадий, молибден, хром, железо, цирконий, углерод и кислород, отличающийся тем, что компоненты сплава взяты в следующем соотношении, мас.%:
Алюминий - 4,0 - 6,3
Ванадий - 4,5 - 5,9
Молибден - 4,5 - 5,9
Хром - 2,0 - 3,6
Железо - 0,2 - 0,8
Цирконий - 0,01 - 0,08
Углерод - 0,01 - 0,25
Кислород - 0,03 - 0,25
Титан - Остальноен

РИСУНКИ

Рисунок 1