Изобретение относится к материаловедению и технологии материалов, в частности к способу обработки титана и его α- и псевдо a-сплавов и может быть использовано в медицинской промышленности, авиационной технике и машиностроении.
Титан и его a- и псевдо a-сплавы не могут быть упрочнены обычными методами термической обработки, а применение упрочнения холодной пластической деформацией не всегда можно реализовать для полуфабрикатов и готовых изделий.
Известен способ обработки титановых сплавов, заключающийся в нагреве в вакууме до температуры 0,9 температуры полиморфного превращения сплава (Aсз) насыщении водородом с одновременным охлаждением от температуры 0,9 Aсз до 0,9 температуры полиморфного превращения наводороженного сплава ( a ) со скоростью не более 0,05 С/с, а далее со скоростью не менее 250oC/с и последующем вакуумном отжиге (патент Российской федерации N 1788783, C 22 F 1/18, 1991).
Наиболее близким способом к предлагаемому является способ, включающий нагрев до температуры в интервале a, насыщении сплава водородом и последующем вакуумном отжиге (Ильин А.А. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. М. Наука, 1994, с. 264-267).
Однако такая обработка не позволяет достичь значительного упрочнения титана и его (A
Задача изобретения разработка способа обработки, позволяющего повысить прочностные свойства титана и его b -и псевдо a -сплавов.
Задача решается тем, что способ обработки титана и его a -и псевдо a -сплавов по первому варианту предусматривает следующие операции: нагрев в вакууме до температуры от 700oC до Aсз с выдержкой 5-30 мин насыщение водородом при 400-650oC до концентрации водорода 0,12-2% охлаждение до температуры ниже температуры эвтектоидного превращения и последующий вакуумный отжиг при 400-650oC в течение 0,5-6 ч. По второму варианту способ осуществляется в следующей последовательности: нагрев в вакууме до температуры от 700oC до Aсз с выдержкой 5-30 мин насыщение водородом при 400-650oC до концентрации водорода 0,12-2% охлаждение до комнатной температуры, дополнительный нагрев в вакууме до 700oC Aсз в течение 5-30 мин и последующий вакуумный отжиг при 400-650oC в течение 0,5-6 ч.
Технический эффект способа обусловлен тем, что наводороживание и вакуумный отжиг проводят при 400-650oC, при которой не происходит интенсивного роста b -зерна и a -частиц. Охлаждение до температуры эвтектоидного превращения необходимо для протекания b → α+γ превращения, которое сопровождается значительным объемным эффектом (от 9 до 15% в зависимости от содержания водорода) и размерным несоответствием образующихся фаз. В результате этого образующаяся a -фаза сильно наклепана и диспергирована. При последующем вакуумном отжиге при температуре 400-650oC в процессе удаления водорода превращение b → α также сопровождается фазовым наклепом и диспергацией структуры. В результате этого формируется мелкодисперсная структура a-фазы с высокой концентрацией дефектов кристаллического строения, обеспечивающая повышение прочностных свойств в титане и его a -и псевдо a -сплавах. Нагрев в вакууме до 700oC до Aсз перед наводораживающим отжигом и до температур 700oC до A
По предложенным способам обрабатывали титановые сплавы ВТ1-0 и ВТ5-1.
Пример 1. Заготовки сплава ВТ-1 диаметром 12 мм нагревали в вакууме при 700oC-AСз (Aсз= 890oC) в течение 5-30 мин затем охлаждали до 400-650oC и проводили наводороживание заготовки при этой температуре до концентрации 0,12-2,0% (по массе). После этого заготовки охлаждали до температуры ниже температуры эвтектоидного превращения (температура эвтектоидного превращения составляет 300oC), затем проводили вакуумный отжиг при 400-650oC в течение 0,5-6 ч.
Пример 2. Заготовки сплава ВТ-5 диаметром 12 мм нагревали в вакууме при 700oC Aсз(Aсз= 990oC) в течение 5-30 мин, затем охлаждали до 400-650oC и проводили наводороживание заготовок при это температуре до концентрации 0,12-2,0% (по массе). После этого заготовки охлаждали до комнатной температуры, т. е. вынимали из вакуумной системы. Затем нагревали в вакууме до - от 920 до 850oC в зависимости от содержания водорода) в течение 5-30 мин, после чего охлаждали до 400-650oC и проводили вакуумный отжиг в течение 0,5-6 ч.
Параллельно проводили обработку заготовок по способу прототипу. Результаты испытаний механических свойств приведены в табл. 1 и 2.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 1991 |
|
SU1788783A1 |
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ α -ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 1987 |
|
SU1506916A1 |
СПОСОБ НАВОДОРОЖИВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 1990 |
|
RU1780337C |
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ α - ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 1986 |
|
SU1412357A1 |
СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ЭФФЕКТОВ ЗАПОМИНАНИЯ ФОРМЫ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ТИТАНА МАРТЕНСИТНОГО И ПЕРЕХОДНОГО КЛАССОВ (ВАРИАНТЫ) | 1996 |
|
RU2115760C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 1991 |
|
RU2027543C1 |
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДА ТИТАНА | 1995 |
|
RU2081929C1 |
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПСЕВДО α И (α+β) -СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА | 1989 |
|
SU1637361A1 |
Способ получения пористых изделий из быстрозакаленных порошков титана и его сплавов | 2016 |
|
RU2641592C2 |
Способ получения высокопористого остеоинтегрирующего покрытия на имплантатах из титановых сплавов | 2016 |
|
RU2641594C1 |
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для повышения прочностных и эксплуатационных характеристик материалов из титана и его α и псевдо a-сплавов, использующихся в медицинской промышленности и авиационной технике. Способ согласно изобретению по первому варианту предусматривает следующие операции: нагрев в вакууме до температуры от 700oC до Aсз с выдержкой 5-30 мин, насыщение водородом при 400-650oC до концентрации водорода 0,12-2%, охлаждение до температуры ниже температуры эвтектоидного превращения и последующий вакуумный отжиг при 400-650oC в течение 0,5-6 ч. По второму варианту способ осуществляется в следующей последовательности: нагрев в вакууме до температуры от 700oC до Aсз с выдержкой 5-30 мин, насыщение водородом при 400-650oC до концентрации водорода 0,12-2%, охлаждение до комнатной температуры, дополнительный нагрев в вакууме до 700oC - Aсз в течение 5-30 мин и последующий вакуумный отжиг при 400-650oC в течение 0,5-6 ч. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.
Ильин А.А | |||
Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах | |||
- М.: Наука, 1994, с.264 - 267. |
Авторы
Даты
1997-06-27—Публикация
1995-01-30—Подача