Способ термомеханической обработки изделий из титановых сплавов

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке изделий из титановых сплавов, и может быть использовано в авиакосмической технике для изготовления обшивки, оболочек, емкостей, перегородок, днищ. Для повышение уровня механических свойств изделий предложен способ термомеханической их обработки. Способ включает многократные нагревы до температуры выше и ниже температуры полиморфного превращения Тпп и деформации. Термомеханическую обработку проводят в девять стадий, при этом на первой стадии осуществляют нагрев до температуры (Тпп+230÷Тпп+270)°С, деформацию со степенью 50-90%; на второй стадии - нагрев до температуры (Тпп-20÷Тпп-40)°С, деформацию со степенью 30-60%; на третьей стадии - нагрев до температуры (Тпп+60÷Тпп+160)°С, деформацию со степенью 40-70%; на четвертой стадии - нагрев до температуры (Тпп-10÷Тпп-40)°С, деформацию со степенью 40-70%; на пятой стадии - нагрев до температуры (Тпп-40÷Тпп+200)°С, деформацию со степенью 65-95%; на шестой стадии - нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформацию со степенью 40-70%; на седьмой стадии - нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформацию со степенью 20-50%; на восьмой стадии - нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформацию со степенью 15-40%; на девятой стадии - нагрев до температуры (Тпп-150÷Тпп-190)°С, деформацию со степенью 2-5%. 1 табл.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиакосмической технике для изготовления обшивки, оболочек, емкостей, перегородок, днищ.

Известен способ термомеханической обработки, применяемый при изготовлении полуфабрикатов и деталей из титановых сплавов (температура полиморфного превращения Тпп=920°С), включающий:

- нагрев до температуры (1050-1200)°С (Тпп+120÷Тпп+270)°С, деформацию в процессе охлаждения до 850°С (Тпп-80)°С;

- нагрев до температуры (880-1050)°С (Тпп-50÷Тпп+120)°С, охлаждение в процессе деформации до температуры 750°С(Тпп-180°)С (Александров В.К., Аношкин Н.Ф., Белозеров А.П. Полуфабрикаты из титановых сплавов. М.: ОНТИ ВИЛС, 1996 г., с.371).

Известен способ термомеханической обработки, применяемый при изготовлении полуфабрикатов и деталей из титановых сплавов, включающий: нагрев в β-области выше температуры полиморфного превращения, деформацию в процессе охлаждения до температуры на (30-70)°С ниже температуры полиморфного превращения, охлаждение, повторный нагрев в двухфазной области, повторную деформацию в этой области в процессе охлаждения, повторное охлаждение, окончательный нагрев в двухфазную область, выдержку и охлаждение, отличающийся тем, что с целью повышения механических свойств деформацию проводят в β- и (α-β)-областях с одинаковой степенью (40-60)%, повторный нагрев осуществляют до температуры на (20-40)°С ниже температуры полиморфного превращения, повторную деформацию проводят со степенью (25-35)% при охлаждении до температуры на (100-130)°С ниже температуры полиморфного превращения, повторное охлаждение после деформации осуществляют до температуры на (180-280)°С ниже температуры полиморфного превращения, после чего дополнительно повторяют последний цикл нагрева и деформации в процессе охлаждения в тех же условиях, а охлаждение после деформации в этом цикле проводят до комнатной температуры, окончательный нагрев осуществляют до температуры на (100-300)°С ниже температуры полиморфного превращения (а.с. СССР № 1740487).

Недостатком известных способов является низкий уровень механических свойств сплавов и изделий из них обработанных данным способом.

Наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому является способ термомеханической обработки титановых сплавов, включающий многократные нагревы изделий из титановых сплавов до температуры выше и ниже температуры полиморфного превращения и деформацию в процессе охлаждения до температуры ниже температуры полиморфного превращения. Термомеханическую обработку проводят в шесть стадий, при этом на первых пяти стадиях осуществляют:

нагрев до температуры (Тпп+120÷Тпп+270)°С, деформацию со степенью 50-70% при охлаждении до (Тпп-40÷Тпп-100)°С;

нагрев до температуры (Тпп+60÷Тпп+160)°С, деформацию со степенью 40-60% при охлаждении до (Тпп-100÷Тпп-180)°С;

нагрев до температуры (Тпп-20÷Тпп-40)°С, деформацию со степенью 10-30% при охлаждении до (Тпп-140÷Тпп-160)°С;

нагрев до температуры (Тпп+20÷Тпп+50)°С, деформацию со степенью 40-60% при охлаждении до (Тпп-110÷Тпп-130)°С;

нагрев до температуры (Тпп+20÷Тпп+50)°С, деформацию со степенью 30-70% при охлаждении до (Тпп-110÷Тпп-130)°С;

затем на шестой стадии проводят нагрев до температуры (Тпп-400÷Тпп-500)°С с выдержкой в течение (5-20) ч, где Тпп - температура полиморфного превращения (патент РФ № 2219280).

Сплавы на основе титана и изделия из них, термообработанных данным способом, имеют пониженные механические свойства.

Технической задачей изобретения является повышение уровня механических свойств изделий из титановых сплавов.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ термомеханической обработки изделий из титановых сплавов, включающий многократный нагрев изделий из титановых сплавов до температуры выше и ниже температуры полиморфного превращения и деформацию в котором термомеханическую обработку проводят в девять стадий:

- нагрев до температуры (Тпп+230÷Тпп+270)°С, деформация со степенью 50-90%;

- нагрев до температуры (Тпп-20÷Тпп-40)°С, деформация со степенью 30-60%;

- нагрев до температуры (Тпп+60÷Тпп+160)°С, деформация со степенью 40-70%;

- нагрев до температуры (Тпп-10÷Тпп-40)°С, деформация со степенью 40-70%;

- нагрев до температуры (Тпп-40÷Тпп+200)°С, деформация со степенью 65-95%;

- нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформация со степенью 40-70%;

- нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформация со степенью 20-50%;

- нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформация со степенью 15-40%;

- нагрев до температуры (Тпп-150÷Тпп-190)°С, деформация со степенью 2-5%, где Тпп - температура полиморфного превращения.

Предложенный способ термомеханической обработки обеспечивает создание однородной мелкозернистой структуры, что позволяет повысить механические свойства сплава и изделий, выполненных из них.

Примеры осуществления

Были изготовлены листы из титановых сплавов, например ВТ23 (Тпп=900°С) и ВТ19 (Тпп=780°С) и обработаны предлагаемым способом термомеханической обработки и способом-прототипом, затем исследованы механические свойства листов.

1 пример:

- нагрев до температуры (Тпп+230)°С, деформация со степенью 50%;

- нагрев до температуры (Тпп-20)°С, деформация со степенью 30%;

- нагрев до температуры (Тпп+60)°С, деформация со степенью 40%;

- нагрев до температуры (Тпп-10)°С, деформация со степенью 40%;

- нагрев до температуры (Тпп-40)°С, деформация со степенью 65%;

- нагрев до температуры (Тпп-100)°С, деформация со степенью 40%;

- нагрев до температуры (Тпп-100)°С, деформация со степенью 20%;

- нагрев до температуры (Тпп-100)°С, деформация со степенью 15%;

- нагрев до температуры (Тпп-150)°С, деформация со степенью 2%.

2 пример:

- нагрев до температуры (Тпп+270)°С, деформация со степенью 90%;

- нагрев до температуры (Тпп-40)°С, деформация со степенью 60%;

- нагрев до температуры (Тпп+160)°С, деформация со степенью 70%;

- нагрев до температуры (Тпп-40)°С, деформация со степенью 70%;

- нагрев до температуры (Тпп+200)°С, деформация со степенью 95%;

- нагрев до температуры (Тпп-160)°С, деформация со степенью 70%;

- нагрев до температуры (Тпп-160)°С, деформация со степенью 50%;

- нагрев до температуры (Тпп-160)°С, деформация со степенью 40%;

- нагрев до температуры (Тпп-190)°С, деформация со степенью 5%.

3 пример:

- нагрев до температуры (Тпп+250)°С, деформация со степенью 70%;

- нагрев до температуры (Тпп-30)°С, деформация со степенью 40%;

- нагрев до температуры (Тпп+110)°C, деформация со степенью 60%;

- нагрев до температуры (Тпп-25)°С, деформация со степенью 55%;

- нагрев до температуры (Тпп+100)°C, деформация со степенью 70%;

- нагрев до температуры (Тпп-130)°С, деформация со степенью 55%;

- нагрев до температуры (Тпп-130)°С, деформация со степенью 35%;

- нагрев до температуры (Тпп-130)°С, деформация со степенью 30%;

- нагрев до температуры (Тпп-170)°С, деформация со степенью 3%.

В таблице представлены механические свойства листов из титановых сплавов, полученных по предлагаемому способу и способу-прототипа.

Таблица.
СпособМеханические свойства
σВ, Паδ, %Угол гиба при r=t
ВТ23ВТ19ВТ23ВТ19ВТ23ВТ19
Заявка146013408,26,52214
152013907,56,01812
153513708,06,32013
Прототип122011306,55,21810

Предлагаемый способ термомеханической обработки титановых сплавов позволит повысить механические свойства изделий, полученных этим способом: предела прочности (σВ) на 20%, относительного удлинения (δ) на 25% и пластичности по углу гиба на 27%.

Использование предлагаемого способа термомеханической обработки позволит снизить массу на 20% и повысить полезную нагрузку изделий авиакосмической техники, а также повысить эксплуатационную надежность за счет высокого уровня механических свойств применяемых титановых сплавов.

Способ термомеханической обработки изделий из титановых сплавов, включающий многократные нагревы до температуры выше и ниже температуры полиморфного превращения Тпп и деформации, отличающийся тем, что термомеханическую обработку проводят в девять стадий, при этом на первой стадии осуществляют нагрев до температуры (Тпп+230÷Тпп+270)°С, деформацию со степенью 50-90%; на второй стадии нагрев до температуры (Тпп-20÷Тпп-40)°С, деформацию со степенью 30-60%; на третьей стадии нагрев до температуры (Тпп+60÷Тпп+160)°С, деформацию со степенью 40-70%; на четвертой стадии нагрев до температуры (Тпп-10÷Тпп-40)°С, деформацию со степенью 40-70%; на пятой стадии нагрев до температуры (Тпп-40÷Тпп+200)°С, деформацию со степенью 65-95%; на шестой стадии нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформацию со степенью 40-70%; на седьмой стадии нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформацию со степенью 20-50%; на восьмой стадии нагрев до температуры (Тпп-100÷Тпп-160)°С, деформацию со степенью 15-40%; на девятой стадии нагрев до температуры (Тпп-150÷Тпп-190)°С, деформацию со степенью 2-5%.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке изделий из титановых сплавов, и может быть использовано в авиационной технике.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке изделий из титановых сплавов, и может быть использовано в авиакосмической и ракетной технике для создания емкостей, балок, лонжеронов, шпангоутов, шассийных и крепежных деталей.
Изобретение относится к изготовлению промежуточных заготовок из - и + -титановых сплавов методом горячего деформирования. .
Изобретение относится к обработке поверхности листов из титана и его сплавов и может быть использовано для повышения их защитно-декоративных свойств. .

Изобретение относится к металлургии и может найти применение в энергетическом машиностроении и приборостроении. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении плоского профиля, применяемого в качестве конструкционного материала для активных зон атомных реакторов.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении плоского профиля, применяемого в химической и нефтегазовой промышленности в качестве конструкционного материала в активных зонах атомных реакторов.
Изобретение относится к способам изготовления упругих элементов из сплавов на основе никелида титана, обладающих эффектом памяти формы, и может быть использовано для изготовления термочувствительных элементов в различных отраслях техники, например термоэлемента для сигнально-пусковых устройств противопожарных установок.

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться при изготовлении деталей электровакуумного производства (ЭВП) из листов молибденового сплава, в частности марки ЦМ2А, штамповкой.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке труднодеформируемых, высокопрочных -титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении тонких листов методом прокатки
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении листов из высокопрочных -титановых сплавов методом прокатки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно листопрокатному производству, и касается способа изготовления листового полуфабриката из титанового сплава с субмикрокристаллической структурой, пригодного для низкотемпературной сверхпластической деформации

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к термомеханической обработке двухфазных титановых сплавов с повышенной вязкостью разрушения, и может найти применение в авиационной промышленности, а также машиностроении

Изобретение относится к термомеханической обработке заготовок из двухфазных титановых сплавов с альфа-бета-структурой, таких как литые слитки, для получения изделия, обладающего хорошей пригодностью к ультразвуковому контролю

Изобретение относится к способам изготовления нанокристаллического сплава на основе никелида титана и может быть использовано, например, в медицине для создания биосовместимых материалов на основе никелида титана с высокими физико-механическими свойствами

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при изготовлении тонких плит из штампованных или кованых слябов методом горячей прокатки
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к изготовлению плит повышенной точности по толщине и неплоскостности из штампованных или кованых слябов ( + )-титановых сплавов методом горячей прокатки
Наверх