СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ С ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ Российский патент 2002 года по МПК B22F3/24 C22C1/04 

Описание патента на изобретение RU2184011C2

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению полуфабрикатов из титановых сплавов, легированных элементами, образующими интерметаллические соединения с титаном, например, кремнием, углеродом, бором, редкоземельными элементами.

Известен способ получения полуфабрикатов, заключающийся в изготовлении слитка методом электродуговой или гарнисажной плавки с последующей горячей деформацией и термической обработкой конечного полуфабриката [1, 2].

Недостатком этого способа является нестабильность уровня механических свойств.

Наиболее близким по технической сущности является способ, который заключается в изготовлении порошка распылением расплава, горячем изостатическом прессовании полученного порошка в газостате по ступенчатому режиму с последующей горячей деформацией и термической обработкой полуфабрикатов [3].

Недостатками этого способа являются недостаточно высокий уровень механических свойств и характеристик работоспособности, а также повышенное содержание кислорода в полуфабрикатах.

Технической задачей изобретения является повышение уровня механических свойств, характеристик работоспособности, а также снижение содержания кислорода в полуфабрикатах.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ получения полуфабрикатов из титановых сплавов с интерметаллидным упрочнением, включающий изготовление порошка из расплава охлаждением, получение заготовки методом горячего изостатического прессования, горячую деформацию, термообработку, в котором перед горячим изостатическим прессованием проводят дегазацию порошка, включающую выдержку порошка в вакууме при остаточном давлении не выше 1 Па в течение 1-2 ч при комнатной температуре, последующий нагрев до температуры 150-180oС и выдержку в течение 0,5-2,5 ч при давлении не выше 1 Па, а горячую деформацию заготовки проводят при температуре ниже температуры полиморфного превращения на 10-70oС со скоростью деформирования 0,01-0,8 м/с в один и более переходов с суммарным уковом 3-30.

Термообработку проводят в 3 ступени:
на 1-й ступени температуру поднимают от комнатной до 870-920oС и выдерживают 2-5 ч;
на 2-й ступени температуру понижают до 790-830oС и выдерживают 2-5 ч, затем охлаждают до комнатной;
на 3-й ступени температуру поднимают от комнатной до 570-650oС и выдерживают 6-10 ч, затем охлаждают до комнатной.

Процесс позволяет ограничить содержание кислорода в полуфабрикатах на уровне ≤0,12 мас.%, а также регламентировать кинетику выделения и роста частиц интерметаллидов, т. е. не происходит огрубления выделений упрочняющих фаз.

Предлагаемый способ включает следующие операции:
- получение порошка охлаждением из расплава со скоростью охлаждения 103-5х104oС/с;
- дегазация порошка;
- компактирование методом горячего изостатического прессования (ГИП) в газостате;
- горячая деформация;
- термическая обработка.

Примеры осуществления.

Образцы из сплава ВТ22, дополнительно легированного углеродом, бором, кремнием и неодимом, т.е. сплава с интерметаллидным упрочнением (температура полиморфного превращения сплава, Тпп=930oС) в виде прутков, например ⊘25 мм, исследовались на уровень механических свойств, характеристик работоспособности и содержания кислорода в получаемых полуфабрикатах.

Пример 1.

Дегазация порошка: выдержка при комнатной температуре в течение 1ч при давлении 0,5 Па, нагрев до 150oС, выдержка 0,5 ч при давлении 0,5 Па.

Нагрев под деформацию при температуре 920oС (Тпп-10oС), деформирование со скоростью 0,01 м/с с суммарным уковом 3.

Термическая обработка: нагрев до температуры 920oС, выдержка 2 ч, охлаждение до температуры 830oС, выдержка 2 ч, охлаждение до комнатной. Нагрев до температуры 650oС, выдержка 6 ч, охлаждение до комнатной.

Пример 2.

Дегазация порошка: выдержка при комнатной температуре в течение 1,5 ч при давлении 0,8 Па, нагрев до 160oС, выдержка 1,5 ч при давлении 0,8 Па.

Нагрев под деформацию при температуре 890oС (Тпп-40oС), деформирование со скоростью 0,4 м/с с суммарным уковом 16.

Термическая обработка: нагрев до температуры 890oС, выдержка 3 ч, охлаждение до температуры 810oС, выдержка 3 ч, охлаждение до комнатной. Нагрев до температуры 600oС, выдержка 8 ч, охлаждение до комнатной.

Пример 3.

Дегазация порошка: выдержка при комнатной температуре в течение 2 ч при давлении 1 Па, нагрев до 180oС, выдержка 2,5 ч при давлении 1 Па.

Нагрев под деформацию при температуре 860oC (Тпп-70oС), деформирование со скоростью 0,8 м/с с суммарным уковом 30.

Термическая обработка: нагрев до температуры 870oС, выдержка 5 ч, охлаждение до температуры 790oС, выдержка 5 ч, охлаждение до комнатной. Нагрев до температуры 570oС, выдержка 10 ч, охлаждение до комнатной.

Пример 4.

Прототип.

Подтверждение уровня механических свойств, характеристик работоспособности и содержания кислорода в получаемых полуфабрикатах приведено в таблице.

Результаты, приведенные в таблице, свидетельствуют, что предложенный способ получения полуфабрикатов из титановых сплавов с интерметаллидным упрочнением обеспечивает повышение
- пластичности при комнатной температуре на 25-36%;
- циклической прочности (МЦУ) на 7-22%;
- модуля нормальной упругости при повышенной температуре (450oС) на 4,5-20%;
- кратковременной прочности при 450oС на 4,5-7%.

Применение предложенного способа получения полуфабрикатов из титановых сплавов с интерметаллидным упрочнением позволит повысить эксплуатационную надежность и ресурс изделий на 10-15%, а также снизить их вес на 15-25%.

Источники информации
1. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1978, с.265-318.

2. Полуфабрикаты из титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1979, с.289-314, 348-383.

3. Моисеев В. Н. , Сысоева Н.В., Полякова И.Г. Влияние дополнительного легирования углеродом и бором на структуру и механические свойства сплава ВТ22. - М.: МиТОМ, 3, 1998, с.18-22.

Похожие патенты RU2184011C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2002
  • Каблов Е.Н.
  • Хорев А.И.
RU2219280C2
Способ термической обработки интерметаллидных титановых Орто-сплавов 2022
  • Ночовная Надежда Алексеевна
  • Алексеев Евгений Борисович
  • Иванов Виктор Иванович
  • Авилочев Леонид Юрьевич
  • Якимова Светлана Александровна
RU2800089C1
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОЙ МАТРИЦЫ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2018
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Гращенков Денис Вячеславович
  • Базылева Ольга Анатольевна
  • Аргинбаева Эльвира Гайсаевна
  • Купцов Роман Сергеевич
  • Ефимочкин Иван Юрьевич
RU2686831C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2009
  • Ночовная Надежда Алексеевна
  • Изотова Александра Юрьевна
  • Евгенов Александр Геннадьевич
  • Щербаков Анатолий Иванович
  • Калицев Виктор Ананьевич
RU2439194C2
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО 2001
  • Каблов Е.Н.
  • Моисеев В.Н.
  • Сысоева Н.В.
RU2211254C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСТАВНЫХ ЗАГОТОВОК ТИПА "ДИСК-ДИСК" И "ДИСК-ВАЛ" ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ И НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Скугорев Александр Викторович
  • Шпагин Александр Сергеевич
  • Шишков Станислав Юрьевич
  • Сидоров Сергей Анатольевич
RU2610658C2
Способ получения плотного материала из порошка титана 2023
  • Прибытков Геннадий Андреевич
  • Коростелева Елена Николаевна
  • Барановский Антон Валерьевич
  • Кривопалов Владимир Петрович
  • Фирсина Ирина Александровна
  • Коржова Виктория Викторовна
RU2822495C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2006
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Хорев Анатолий Иванович
  • Ночовная Надежда Алексеевна
RU2318075C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2009
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Хорев Анатолий Иванович
  • Ночовная Надежда Алексеевна
RU2384647C1
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2006
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Хорев Анатолий Иванович
  • Ночовная Надежда Алексеевна
RU2318076C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 184 011 C2

Реферат патента 2002 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ С ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫМ УПРОЧНЕНИЕМ

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению полуфабрикатов из титановых сплавов, легированных элементами, образующими интерметаллические соединения с титаном, например, кремнием, углеродом, бором, редкоземельными элементами. Способ включает изготовление порошка из расплава охлаждением, получение заготовки методом горячего изостатического прессования, горячую деформацию, термообработку, при этом перед горячим изостатическим прессованием проводят дегазацию порошка, включающую выдержку порошка в вакууме при остаточном давлении не выше 1 Па в течение 1-2 ч при комнатной температуре, последующий нагрев до температуры 150-180o С и выдержку в течение 0,5-2,5 ч при давлении не выше 1 Па, а горячую деформацию заготовки проводят при температуре ниже температуры полиморфного превращения на 10-70oС со скоростью деформирования 0,01-0,8 м/с в один и более переходов с суммарным уковом 3-30. Термообработку проводят в 3 ступени: на 1-й ступени температуру поднимают от комнатной до 870-920oС и выдерживают 2-5 ч; на 2-й ступени температуру понижают до 790-830oС и выдерживают 2-5 ч, затем охлаждают до комнатной; на 3-й ступени температуру поднимают от комнатной до 570-650oС и выдерживают 6-10 ч, затем охлаждают до комнатной. Изобретение позволяет повысить уровень механических свойств и характеристик работоспособности, а также снизить содержание кислорода в полуфабрикатах. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 184 011 C2

1. Способ получения полуфабрикатов из титановых сплавов с интерметаллидным упрочнением, включающий изготовление порошка из расплава охлаждением, получение заготовки методом горячего изостатического прессования, горячую деформацию, термообработку, отличающийся тем, что перед горячим изостатическим прессованием проводят дегазацию порошка, включающую выдержку порошка в вакууме при остаточном давлении не выше 1 Па в течение 1-2 ч при комнатной температуре, последующий нагрев до температуры 150-180oС и выдержку в течение 0,5-2,5 ч при давлении не выше 1 Па, а горячую деформацию заготовки проводят при температуре ниже температуры полиморфного превращения на 10-70oС со скоростью деформирования 0,01-0,8 м/с в один и более переходов с суммарным уковом 3-30. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку проводят в 3 ступени, при этом на 1-й ступени температуру поднимают от комнатной до 870-920oС и выдерживают 2-5 ч; на 2-й ступени температуру понижают до 790-830oС и выдерживают 2-5 ч, затем охлаждают до комнатной; на 3-й ступени температуру поднимают от комнатной до 570-650oС и выдерживают 6-10 ч, затем охлаждают до комнатной.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2184011C2

МОИСЕЕВ В.Н
и др
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1
- М.: МиТОМ, № 3, 1998, с.18-22
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЛЕГИРОВАННОГО ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ 1994
  • Роберт Бауманн
  • Йоахим Реслер
  • Кристоф Теннес
RU2119846C1
Механизм заделки борта к станку для сборки покрышек пневматических шин 1969
  • Баденков П.Ф.
  • Пинегин В.А.
  • Петрокас Л.В.
  • Портный Г.Л.
  • Пухова Р.Л.
  • Давидович Н.И.
  • Ройтбурд И.Ш.
  • Цаплин Н.С.
  • Россин В.Д.
SU279941A1
US 3729971 А, 01.05.1973
US 3821841 А, 27.11.1973.

RU 2 184 011 C2

Авторы

Каблов Е.Н.

Моисеев В.Н.

Сысоева Н.В.

Даты

2002-06-27Публикация

2000-04-19Подача