СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТИТАНА И ЕГО АЛЬФА- И ПСЕВДОАЛЬФА-СПЛАВОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК C22F1/18 

Описание патента на изобретение RU2082818C1

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 (Aнсз

) -и псевдо Aсз-Ayсз
-сплавов, т.к. при указанных температурах наводороживания происходит интенсивный рост α-зерна, а при последующем вакуумном отжиге формируется крупнопластинчатая рекристаллизованная a-фаза. Необходимость применения высоких температур наводороживания и вакуумного отжига в рассмотренных способах связан с торможением процесса насыщения и удаления водорода плотной окисной пленкой на поверхности образцов и изделий при температурах ниже 650oC.

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 Aнсз

перед вакуумный отжигом необходим для растворения плотной окисной пленки, которая затрудняет поглощение и удаление водорода.

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.

Похожие патенты RU2082818C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1991
  • Ильин А.А.
  • Мамонов А.М.
  • Сонина Т.И.
  • Ясинский К.К.
SU1788783A1
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ α -ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1987
  • Ильин А.А.
  • Носов В.К.
  • Белова С.Б.
  • Засыпкин В.В.
  • Майстров В.М.
  • Мамонов А.М.
SU1506916A1
СПОСОБ НАВОДОРОЖИВАНИЯ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1990
  • Носов В.К.
  • Автономов Е.П.
  • Гребенникова Т.Л.
  • Габидуллин Э.Р.
  • Коняшина Н.В.
RU1780337C
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ α - ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1986
  • Носов В.К.
  • Автономов Е.П.
  • Ильин А.А.
  • Колачев Б.А.
  • Гребенникова Т.Л.
  • Лебедев И.А.
  • Засыпкин В.В.
SU1412357A1
СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ЭФФЕКТОВ ЗАПОМИНАНИЯ ФОРМЫ В СПЛАВАХ НА ОСНОВЕ ТИТАНА МАРТЕНСИТНОГО И ПЕРЕХОДНОГО КЛАССОВ (ВАРИАНТЫ) 1996
  • Ильин А.А.
  • Коллеров М.Ю.
  • Скворцова С.В.
RU2115760C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 1991
  • Ходоровский Г.Л.
  • Фомичева Т.И.
  • Мишанова В.Г.
  • Бибиков Е.Л.
  • Надежин А.М.
  • Лесунов В.П.
  • Портной Я.П.
  • Теренин М.В.
RU2027543C1
СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДА ТИТАНА 1995
  • Ильин А.А.
  • Носов В.К.
  • Мамонов А.М.
  • Уваров В.Н.
RU2081929C1
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПСЕВДО α И (α+β) -СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА 1989
  • Ильин А.А.
  • Скворцова С.В.
  • Коллеров М.Ю.
  • Константинов К.М.
  • Алексеев В.В.
  • Михайлов Ю.В.
SU1637361A1
Способ получения пористых изделий из быстрозакаленных порошков титана и его сплавов 2016
  • Сенкевич Кирилл Сергеевич
RU2641592C2
Способ получения высокопористого остеоинтегрирующего покрытия на имплантатах из титановых сплавов 2016
  • Коллеров Михаил Юрьевич
  • Рунова Юлия Эдуардовна
  • Шляпин Сергей Дмитриевич
  • Скворцова Светлана Владимировна
  • Мамонов Андрей Михайлович
  • Ильин Александр Анатольевич
  • Спектор Виктор Семенович
RU2641594C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 082 818 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТИТАНА И ЕГО АЛЬФА- И ПСЕВДОАЛЬФА-СПЛАВОВ (ВАРИАНТЫ)

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.

Формула изобретения RU 2 082 818 C1

1. Способ обработки титана и его альфа- и псевдоальфа-сплавов, включающий насыщение водородом, охлаждение и последующий вакуумный отжиг, отличающийся тем, что перед насыщением водородом проводят нагрев в вакууме до температуры от 700oС до Ас3 с выдержкой 5 30 мин, насыщение водородом ведут при 400 650oС до концентрации 0,12 2% охлаждение проводят до температуры ниже температуры эвтектоидного превращения, а вакуумный отжиг проводят при 400 650oС в течение 0,5 6 ч. 2. Способ обработки титана и его альфа- и псевдоальфа-сплавов, включающий насыщение водородом, охлаждение и последующий вакуумный отжиг, отличающийся тем, что перед насыщением водородом проводят нагрев в вакууме до температуры от 700oС до Ас3 с выдержкой 5 30 мин, насыщение водородом ведут при 400 650oС до концентрации 0,12 2% охлаждение проводят до комнатной температуры, после чего перед вакуумным отжигом проводят дополнительный нагрев в вакууме до 700oС Ас3 в течение 5 30 мин, а вакуумный отжиг проводят при 400 650oС в течение 0,5 6 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2082818C1

Ильин А.А
Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах
- М.: Наука, 1994, с.264 - 267.

RU 2 082 818 C1

Авторы

Ильин А.А.

Коллеров М.Ю.

Носов В.К.

Мамонов А.М.

Даты

1997-06-27Публикация

1995-01-30Подача