СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА Российский патент 1995 года по МПК C22C14/00 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления обшивки летательных аппаратов.

Известен сплав на основе титана следующего состава, мас. алюминий 3-6, молибден 2-3, ванадий 1,5-3, титан остальное (Хорев А.И. Механические свойства сплавов титана с изоморфными β -стабилизирующими элементами//Жур. МИТОМ, 1972, N 5).

Этот сплав обладает низкими значениями эксплуатационных характеристик листовых соединений, выполненных точечной контактной сваркой: усилия среза (Р_ср), отрыва (Р_отр.), числа циклов до разрушения (N) при максимальной нагрузке Р_max 600 кгс; низком значении ударной вязкости образца с исходной усталостной трещиной (а_ту) материала, подвергнутого перегреву в процессе точечной сварки.

Наиболее близким по технической сущности является сплав следующего состава, мас. алюминий 4-7; молибден 1-3; ванадий 3,5-5,5; железо 0,3-1,2; хром 0,6-2,0; медь 0,005-0,4; цирконий 1-3; углерод 0,02-0,35; олово 1-3; кислород 0,05-0,25; титан остальное.

Этот сплав обладает также пониженными эксплуатационными характеристиками листовых соединений, выполненных точечной контактной сваркой: Р_ср, Р_отр, N.

Цель изобретения повышение эксплуатационных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в известном сплаве, содержащем алюминий, молибден, ванадий, железо, цирконий, углерод, дополнительно содержится вольфрам, водород, меньшее количество ванадия, железа, циркония при следующем содержании, мас. алюминий 4,5-6,3; молибден 2,5-3,8; ванадий 0,9-1,9; железо 0,04-0,28; вольфрам 0,01-0,3; цирконий 0,01-0,3; углерод 0,01-0,3; водород 0,005-0,3; остальное титан.

Сплав легирован комплексом β -стабилизирующих элементов замещения (V, Fe, Mo, W) при малой концентрации каждого из них. Это обеспечивает сложное взаимодействие их в твердых растворах при более эффективном упрочнении. Наличие в сплаве β -стабилизатора водорода, относящегося к элементам внедрения, обеспечивает предпосылки обратимого легирования и усиливает эффект элементов замещения.

Цирконий и вольфрам в малых количествах выполняют функцию микролегирующих элементов. Они не изменяют механических свойств фазовых составляющих, а изменяют их морфологию, особенно улучшается структурное состояние металла, подвергнутого термическому циклу при точечной сварке.

Совокупность комплекса макролегирующих элементов β -стабилизаторов, β -стабилизирующего элемента внедрения и микролегирующих элементов циркония и вольфрама обеспечивает получение структуры, характеризуемой высоким комплексом эксплуатационных свойств.

Выплавляли сплавы следующего состава в пределах заявленного состава, мас. 1. Al 4,5; Mo 2,5; V 0,9; Fe 0,04; W 0,01; Zr 0,01; C 0,01; H 0,005, титан остальное. 2. Al 6,3; Mo 3,8; V 1,9; Fe 0,28; W 0,3; Zr 0,3; C 0,3; H 0,3; титан остальное. 3. Al 5; Mo 3,2; V 1,2; Fe 0,15; W 0,2; Zr 0,06; C 0,06; H 0,015; титан остальное.

Выплавляли слитки за пределами заявленного состава: 4. Al 4,0; Mo 2,0; V 0,6; Fe 0,03; W 0,005; Zr 0,005; C 0,005; Н 0,004; титан остальное. 5. Al 7,0; Mo 4,0; V 2,0; Fe 0,35; W 0,5; Zr 0,5; C 0,4; Н 0,4; титан остальное.

Для получения сравнительных данных выплавляли слитки составов аналога (6) и прототипа (7) (см. таблицу).

Слитки сплавов ковали на плиты и прокатывали в листы толщиной 1,2 мм. Заготовки из листов подвергали точечной контактной сварке. Полученные образцы подвергали испытанию с анализом эксплуатационных характеристик.

Предлагаемый сплав позволил повысить Р_ср, Р_отр на 25-40% и число циклов до разрушения в четыре раза, что обеспечило повышение надежности работы и длительность эксплуатации листовых конструкций и соединений точечной сварки.

Использование: для изготовления обшивки летательных аппаратов. Сплав содержит, мас. алюминий 4,6 6,3; молибден 2,5 3,8; ванадий 0,9 1,9; железо 0,04 0,28; вольфрам 0,01 0,03; цирконий 0,01 0,3; углерод 0,01 0,3; водород 0,005 0,3; титан остальное. Свойства сплава слудующие: усилие среза 2000 2200 10000 10600 кгс, усилие отрыва 600 700 кгс, число циклов до разрушения при максимальной нагрузке 600 кгс. 1 табл.

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА, содержащий алюминий, молибден, ванадий, железо, цирконий и углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам и водород при следующем соотношении компонентов, мас.

Алюминий 4,5 6,3
Молибден 2,5 3,8
Ванадий 0,9 1,9
Железо 0,04 0,28
Вольфрам 0,01 0,3
Цирконий 0,01 0,3
Углерод 0,01 0,3
Водород 0,005 0,3
Титан Остальное