Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления стрингеров, нервюр, шпангоутов, фюзеляжа, крыльев, двигателей самолета, а также для использования в качестве свариваемых материалов. Предложен сплав на основе титана и изделие, выполненное из него. Сплав содержит алюминий, молибден, ванадий, хром, железо, цирконий, кислород, углерод, водород, азот, медь, никель, при этом он дополнительно содержит кремний и вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас.%: алюминий 2,0-6,8, молибден 1,0-3,5, ванадий 3,0-6,0, хром 0,4-1,6, железо 0,2-1,2, цирконий 0,01-0,3, кислород 0,04-0,14, углерод 0,02-0,1, водород 0,003-0,02, азот 0,005-0,05, медь 0,001-0,1, никель 0,001-0,1, кремний 0,02-0,15, вольфрам 0,001-0,3, титан остальное. Технический результат - повышение прочности и трещиностойкости основного сплава и сварных соединений, снижение массы изделий. 2 н.з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к авиационной технике и цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления стрингеров, нервюр, шпангоутов, фюзеляжа, крыльев, двигателей самолетов, а также для использования в качестве свариваемых материалов.

Известен сплав на основе титана, имеющий химический состав, мас.%:

алюминий 5,5-6,75

ванадий 3,5-4,5

железо 0,25-0,35

углерод 0,10-0,30

кислород 0,15-0,25

азот 0,05-0,14

титан остальное

(Патент США 5759484)

Сплав может быть использован для изготовления лонжеронов, кронштейнов и т.д. для применения в авиационной технике.

Недостатками сплава являются низкие характеристики трещиностойкости и предела прочности основного материала и сварных соединений.

Недостатком изделий является низкая эксплуатационная надежность.

Известен сплав на основе титана, имеющий химический состав,

мас.%:

алюминий 2,0-6,8

молибден 0,5-3,8

ванадий 2,0-9,0

хром 0,4-1,6

железо 0,2-1,2

цирконий 0,02-0,3

кислород 0,04-0,14

углерод 0,02-0,09

водород 0,003-0,014

азот 0,008-0,04

кремний 0,04-0,14

титан остальное

(Патент РФ №11311234)

Из этого сплава изготавливают шпангоуты, лонжероны и др. изделия авиа-, космической и ракетной техники.

Недостатками сплава являются пониженные характеристики трещиностойкости и предела прочности основного материала и сварных соединений.

Недостатками изделий из этого сплава являются низкие эксплуатационные свойства.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе титана следующего химического состава, 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

кислород 0,02-0,2

углерод 0,01-0,2

водород 0,003-0,03

азот 0,01-0,05

медь 0,003-0,15

никель 0,003-0,15

титан остальное

(Патент РФ №2082802)

Из этого сплава изготавливают шасси, лонжероны и др. изделия авиа-, космической и ракетной техники.

Недостатками сплава являются пониженная трещиностойкость и предел прочности основного материала и сварных соединений.

Изделия из этого сплава обладают повышенной массой и невысокими эксплуатационными свойствами.

Технической задачей изобретения является повышение прочности и трещиностойкости основного сплава и сварных соединений и снижение массы изделий.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, ванадий, хром, железо, цирконий, кислород, углерод, водород, азот, медь, никель, который дополнительно содержит кремний и вольфрам, при следующем соотношении компонентов, мас.%

алюминий 2,0-6,8

молибден 1,0-3,5

ванадий 3,0-6,0

хром 0,4-1,6

железо 0,2-1,2

цирконий 0,01-0,3

кислород 0,04-0,14

углерод 0,02-0,1

водород 0,003-0,02

азот 0,005-0,05

медь 0,001-0,1

никель 0,001-0,1

кремний 0,02-0,15

вольфрам 0,001-0,3

титан остальное

и изделие, выполненное из него.

Предлагаемый сплав легирован, α-стабилизирующих элементов (Аl, O2, N), β - стабилизирующих (Мо, V, Cr, Fe, Si, H) и нейтральных упрочнителей (Zr), что обеспечивает эффективное упрочнение α- и β-твердых растворов и однородное участие их в нагружении.

Авторами было установлено, что дополнительное содержание в предлагаемом сплаве вольфрама и кремния, при заявленном содержании остальных компонентов, обеспечивает повышение прочности и трещеностойкости основного сплава и сварных соединений.

Примеры конкретного осуществления

Вакуумно-дуговым методом выплавляли слитки предлагаемого сплава и сплава - прототипа. Слитки ковали на прессах, затем подвергали горячей прокатке и изготавливали плиты. Из заготовок плит получали образцы, которые испытывали при комнатной температуре.

В табл.1 приведены составы и в табл. 2 свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

K1C - критический коэффициент интенсивности напряжений при плоской деформации.

В предлагаемом сплаве предел прочности основного материала и сварных соединений повысился на 10%, а трещиностойкость на 40%.

Применение предлагаемого сплава позволит снизить массу деталей и узлов, повысить ресурс и надежность конструкций.

Таблица 2
№п/пСвойства, t=20
 МПаМПа·m1/2
 σB.о.м.σВ.cв.с.K1C.о.м.K1C.св.с
1152014207076
2154014806874
3156014406570
4145013604652

1. Сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, ванадий, хром, железо, цирконий, кислород, углерод, водород, азот, медь, никель, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний и вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий 2,0-6,8

Молибден 1,0-3,5

Ванадий 3,0-6,0

Хром 0,4-1,6

Железо 0,2-1,2

Цирконий 0,01-0,3

Кислород 0,04-0,14

Углерод 0,02-0,1

Водород 0,003-0,02

Азот 0,005-0,05

Медь 0,001-0,1

Никель 0,001-0,1

Кремний 0,02-0,15

Вольфрам 0,001-0,3

Титан Остальное

2. Изделие, выполненное из сплава на основе титана, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава по п.1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам ковки титановых сплавов и заготовкам, пригодным для ковки. .
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к спеченным титановым сплавам, используемым в качестве конструкционных материалов. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к сплавам с эффектом памяти формы, которые могут быть использованы в качестве имплантатов в медицине, в качестве температурных датчиков, термочувствительных и исполнительных элементов и конструкций в приборостроении, радиотехнике.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию современных титановых сплавов, используемых для изготовления высокопрочных и высокотехнологичных изделий, в том числе крупногабаритных, т.е.

Изобретение относится к способу изготовления ротора в моноблоке с лопатками, в котором используют втулочную часть ротора, выполненную в предпочтительном варианте из титанового сплава, и приваривают к ней лопатку, в предпочтительном варианте также выполненную из титанового сплава.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию сплавов на основе титана, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала при производстве медицинских изделий и в конструкциях химического и нефтехимического машиностроения.

Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам на основе титана, предназначенным для изготовления конструкционных деталей, узлов и агрегатов в авиационно-космической промышленности, судостроении, автомобилестроении, энергетическом и химическом машиностроении.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к созданию новых сплавов на основе титана. .

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

Изобретение относится к бруску из + титанового сплава и способу его изготовления
Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке сплавов на основе титана, работающих при повышенных температурах, и может быть использовано в авиационной промышленности для изготовления деталей, например дисков, лопаток, колец, а также в машиностроении
Изобретение относится к материалам с эффектом памяти формы с модифицированной поверхностью, которые могут быть использованы в качестве имплантатов в медицине, в качестве температурных датчиков, термочувствительных и исполнительных элементов и конструкций в приборостроении, радиотехнике

Изобретение относится к области металлургии, а именно к материалам на основе титана, стойким к изменению цвета в течение длительного времени
Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе титана, используемым для изготовления высокопрочных и высокотехнологичных изделий
Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочным альфа-бета титановым сплавам

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к созданию современных титановых сплавов, обладающих высокой степенью универсальности

Изобретение относится к металлургии, а именно к титановым сплавам, используемым в средах, где существует риск разрушения из-за абсорбции водорода
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, используемых для изготовления различных деталей и конструкций, в том числе для медицинского оборудования, инструментов и деталей, применяемых в травматологии и ортопедии

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано для получения высококачественных слитков из жаропрочных сплавов на основе титана, легированных легкоплавкими элементами, например алюминий, олово, кремний
Наверх