Сплав на основе алюминида титана

Сплав на основе алюминида титана

Реферат

Предполагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности.

Известен сплав на основе титана, состоящий из (мас.%): ниобий - 38,0-42,0, алюминий - 10,0-12,0, молибден - 0,5-1,0, цирконий - 1,0-1,5, кремний - 0,1-0,25, ванадий - 1,0-1,5, углерод - 0,05-0,08 (заявка на изобретение Российской Федерации №2001125968, С22С 14/00, 20.06.2003 г.)

Недостатком этого сплава является низкая технологическая пластичность и низкие показатели характеристик пластичности при комнатной температуре.

Известен также сплав на основе титана, состоящий из (мас.%): ниобий - 43,0-45, алюминий - 9,0-11,0, тантал - 0,02-0,3, кремний - 0,04-0,2 (патент Российской Федерации №2375484, С22С 14/00, 26.05.2008 г.) прототип.

Недостатком этого сплава являются недостаточно высокие показатели прочности, жаропрочности и жаростойкости, небольшой срок службы при рабочих температурах, а также недостаточно высокие показатели пластических характеристик.

Предлагается сплав на основе титана, состоящий из (мас.%):

Ниобий	44,0-47,0
Алюминий	8,0-12,0
Тантал	0,02-0,5
Кремний	0,04-0,3
Медь	0,03-0,2
Хром	0,03-0,2
Титан	остальное

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введены медь и хром, а компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):

Ниобий	44,0-47,0
Алюминий	8,0-12,0
Тантал	0,02-0,5
Кремний	0,04-0,3
Медь	0,03-0,2
Хром	0,03-0,2
Титан	остальное

Повышение содержания ниобия в данном сплаве позволяет получать, после проведения термодеформационных обработок, металл с равномерной структурой состоящей из β - фазы, по границам и внутри которой выделяется О - фаза различной морфологии, что позволяет повысить прочность, жаропрочность и жаростойкость сплава. Введение меди в данный сплав приводит к выделению при старении дисперсного соединения Ti₂Cu, что увеличивает пластичность и свариваемость материала.

Добавка хрома способствует образованию соединения TiCr₂ которое обеспечивает более высокую стабильность β - фазы, что обеспечивает более высокую технологическую пластичность. Это позволяет при деформации заготовок из данного сплава уменьшить величину зерна, повысить однородность структуры по сечению всего полуфабриката, и тем самым обеспечить более высокие уровень и стабильность механических свойств изделия.

Техническим результатом применения данного сплава является повышение прочности, жаропрочности, жаростойкости, пластичности, и, как следствие, повышение срока службы изготовленных деталей и полуфабрикатов.

Пример.

Получали слиток из титанового сплава с химическим составом (мас.%):

Ниобий	- 46,5
Алюминий	- 9,6
Тантал	- 0,2
Кремний	- 0,11
Медь	0,1
Хром	0,1

Титан - основа

Слиток диаметром 190 мм нагревали до температуры 1080°С и осаживали методом дробной деформации на вертикальном гидравлическом прессе усилием 10000 тнс.

Механические свойства образцов в состоянии деформация + термообработка, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице.

По такой же схеме был изготовлен и испытан сплав - прототип.

№ эксперимента	Способ изготовления	σв, МПа	σ0,2, МПа	δ,%	ψ, %	К1С, МПа·м1/2	, Мпа
1.	Предлагаемый сплав	1100-1170	1020-1070	14-16	15-25	35-38	350
2.	Сплав - прототип	970-1030	940-1000	8-14	15-25	30-38	300

Таким образом предлагаемый сплав позволяет повысить пластичность на 2-4%, прочность на 70-140 МПа, жаропрочность на 50 МПа, и как следствие, значительно увеличить срок службы конструкционных изделий.

Сплав на основе алюминида титана, содержащий ниобий, алюминий, тантал, кремний и титан, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь и хром при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Ниобий	44,0-47,0
Алюминий	8,0-12,0
Тантал	0,02-0,5
Кремний	0,04-0,3
Медь	0,03-0,2
Хром	0,03-0,2
Титан	остальное