Спеченный термически упрочненный псевдо-альфа-сплав на основе титана

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к спеченным титановым сплавам, используемым в качестве конструкционных материалов. Спеченный из порошка сплав на основе титана, содержащий, вес.%: алюминий 5,5-7,0; цирконий 1,4-2,5; молибден 0,5-1,8; ванадий 0,8-2,3; титан -остальное. Сплав получен из порошка идентичного химического состава с размером частиц от 0,5-3,0 мкм. Структура частиц состоит из мартенситной α-фазы и ω-фазы с размером областей когерентного рассеяния 300-600 Å. Относительная плотность сплава - 99,6%. В структуре отсутствует α₂-фаза. Сплав получен путем прессования при давлении 1200 МПа, спекания при 1523 К в течение 3 часов в вакууме 0,0133 МПа и последующего отжига при 723-823 К в течение 1,5 часов и охлаждения с печью до комнатной температуры. Техническим результатом является повышение механических свойств.

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к разработке спеченных титановых сплавов, используемых в качестве конструкционных материалов общего назначения.

Известен спеченный сплав из порошков компонентов (молибдена, ванадия, циркония и лигатуры титана с алюминием), имеющий химический состав: алюминий 6,0-7,0 вес.%; цирконий 1,0-2,0 вес.%; молибден 1,0-2,0 вес.%; ванадий 1,0-2,0 вес.%; титан - остальное и однородную двухфазную пластинчатую структуру с величиной исходного β-зерна 170-200 мк и относительную плотность 96-98% после прессования смеси порошков компонентов при 900 МПа и спекании при 1400-1430°С в течение 4 часов (Анциферов В.Н., Устинов В.В., Олесов Ю.Г. Спеченные сплавы на основе титана. - М.: Металлургия, 1980. - 464 с.).

Недостатком литого (деформированного и отожженного) сплава, имеющего аналогичный химический состав, является то, что он подвергается только отжигу для снятия наклепа и стабилизации структуры, но при этом механические свойства его мало изменяются.

В качестве наиболее близкого аналога взят спеченный сплав на основе титана, содержащий алюминий, цирконий, молибден, ванадий и титан (а.с. СССР SU 467132, опубл. 20.10.1975, МПК С 22 С 14, 1/10, 2 стр.). Сплав имеет следующее соотношение компонентов, вес.%: алюминий 2-4; цирконий 2-6; олово 1-2,5; молибден 0,5-1; ванадий 0,5-1; окись алюминия 0,1-1; титан - остальное. Сплав изготовляется из смеси порошков компонентов путем мокрого механического перемешивания с последующим прессованием при удельных давлениях 7-8 т/см² и спеканием при 1300-1400°С в течение 3-4 часов в вакууме 1·10^-4 мм рт.ст. Известный сплав после спекания не подвергается упрочняющей термической обработке и обладает хрупкостью, связанной с образованием α₂-фазы.

Целью изобретения является получение спеченного сплава на основе титана, имеющего химический состав такой же, как и у приведенных выше аналогов, но более высокие механические свойства в результате упрочнения термической обработкой.

Для устранения вышеперечисленных недостатков предлагается спеченный из порошка сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, вес.%: алюминий 5,5-7,0; цирконий 1,4-2,5; молибден 0,5-1,8; ванадий 0,8-2,3; титан - остальное. Сплав получен из порошка идентичного химического состава, имеющего размер частиц от 0,5-3,0 мкм; структура частиц представлена мартенситной α-фазой и ω-фазой с размером областей когерентного рассеяния 300-600Å, относительная плотность сплава составляет 99,6%, а в структуре отсутствует α₂-фаза. Сплав получен путем прессования при давлении 1200 МПа, спекания при 1523 К в течение 3 часов в вакууме 0,0133 МПа и последующего отжига при 723-823 К в течение 1,5 часов и охлаждения с печью до комнатной температуры. Полученный сплав имеет оптимальные механические свойства: σ_в, МПа=1460; δ, %=12; ψ, %=28; а_н, кДж=540.

Предлагаемый спеченный термически упрочняемый псевдо-α-сплав на основе титана имеет более высокие механические свойства, что позволяет использовать его в качестве конструктивных материалов общего назначения.

Спеченный из порошка сплав на основе титана, содержащий алюминий, цирконий, молибден, ванадий и титан, отличающийся тем, что сплав имеет следующий химический состав, вес.%:

Алюминий 5,5-7,0

Цирконий 1,4-2,5

Молибден 0,5-1,8

Ванадий 0,8-2,3

Титан Остальное

при этом сплав получен из порошка идентичного химического состава, имеющего размер частиц от 0,5-3,0 мкм, структура частиц состоит из мартенситной α-фазы и ω-фазы с размером областей когерентного рассеяния 300-600 Å, при этом относительная плотность сплава составляет 99,6%, а в структуре отсутствует α₂-фаза, причем сплав получен путем прессования при давлении 1200 МПа, спекания при 1523 К в течение 3 ч в вакууме 0,0133 МПа и последующего отжига при 723-823 К в течение 1,5 ч и охлаждения с печью до комнатной температуры.