Жаропрочный сплав на основе титана

 

Жаропрочный сплав на основе титана содержит следующие компоненты, вес. %: алюминий 6,0-7,5; ниобий 20-25; молибден 0,5-8,0; кремний 0,015-0,5; углерод 0,015-0,5 и бор 0,015-0,5, причем 0,045≅(Si + C + В)≅1,0. Применение сплава позволит повысить эксплуатационную надежность, ресурс, снизить вес конструкций на 15-25% за счет повышения прочности, длительной прочности, пластичности и модуля нормальной упругости. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, предназначенных для использования в качестве жаропрочного материала.

Известен сплав на основе титана [1] следующего химического состава, вес. %: Al 13,5-15,3; Nb 19,5-30; V до 4,1; Ti остальное.

Данный сплав применяется для изготовления поковок и штамповок деталей двигателя.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав [2] следующего химического состава, вес.%: Al 11,3-11,8; Nb 17,5-26,5; V 0-3,0; Мо 0-5,5; Si 0,3-0,5; Zr 0-5,2; Ti остальное.

Основными недостатками известных сплавов является невозможность получения на крупногабаритных полуфабрикатах сочетания высокого уровня прочности, жаропрочности с высокой пластичностью и модулем нормальной упругости.

Перед авторами была поставлена техническая задача устранения вышеуказанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что жаропрочный сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, молибден, кремний, дополнительно содержит углерод и бор при следующем соотношении компонентов, вес.%: Al 6,0-7,5; Nb 20-25; Mo 0,5-8,0; Si 0,015-05; C 0,015-0,5; B 0,015-0,5; Ti остальное, причем 0,045≅ (Si+C+B)≅1,0.

Особо следует указать на положительное совместное влияние Si, C и B на свойства сплава, при этом наблюдается наиболее благоприятное сочетание прочности, жаропрочности, пластичности и модуля нормальной упругости. При заявленном содержании и соотношении компонентов в предлагаемом сплаве и введенном условии 0,045≅(Si+C+B)≅1,0 вес.% авторами установлено, что полученный эффект достигается не только за счет выделения известных интерметаллических фаз, но, главным образом, за счет выделения соединений типа Ti_x Nb_y (Si,C,B)_z, которые оказывают существенное влияние на повышение уровня прочности, жаропрочности (650^oC), модуля нормальной упругости и пластичности.

Методами вакуумно-дуговой плавки получены слитки данных сплавов массой 10 кг. После ковки, горячей прокатки и механической обработки получены обточенные прутки-электроды ⊘ 55-60 мм. После центробежного распыления электродов на гранулы, компактирования гранул методом ГИП, обработки давлением и термической обработки в электрических печах на образцах сплавов предлагаемых составов были определены механические свойства, которые приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемый сплав обладает более высокими механическими свойствами по сравнению со свойствами прототипа: прочность при комнатной температуре повышается на 5,8-11,5%; пластичность - в 1,5-2 раза; модуль нормальной упругости на 18-30%; длительная прочность при 650^oC за 100 часов - на 8-20%.

Применение предлагаемого сплава позволит повысить эксплуатационную надежность, ресурс, снизить вес конструкций на 15-25%.

ЛИТЕРАТУРА [1] Патент N 4292077, 75-175-5, США, 1981 г.

[2] Патент N 5183635, кл. С 22 C 14/00, США, 1989 г.

Формула изобретения

Жаропрочный сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, молибден, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углерод и бор при следующем соотношении компонентов, вес.%: Al - 6,0 - 7,5; Nb - 20 - 25; Mo - 0,5 - 8,0; Si - 0,015 - 0,5; C - 0,015 - 0,5; B - 0,015 - 0,5; Ti - остальное, причем 0,045 ≅ (Si + C + B) ≅ 1,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1