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.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 2002 |
|
RU2219280C2 |
Способ термической обработки интерметаллидных титановых Орто-сплавов | 2022 |
|
RU2800089C1 |
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНОЙ МАТРИЦЫ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2018 |
|
RU2686831C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖАРОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 2009 |
|
RU2439194C2 |
СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО | 2001 |
|
RU2211254C2 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСТАВНЫХ ЗАГОТОВОК ТИПА "ДИСК-ДИСК" И "ДИСК-ВАЛ" ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ И НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ | 2015 |
|
RU2610658C2 |
Способ получения плотного материала из порошка титана | 2023 |
|
RU2822495C1 |
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 2006 |
|
RU2318075C1 |
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 2009 |
|
RU2384647C1 |
СПОСОБ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ | 2006 |
|
RU2318076C1 |
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.
МОИСЕЕВ В.Н | |||
и др | |||
Машина для добывания торфа и т.п. | 1922 |
|
SU22A1 |
- М.: МиТОМ, № 3, 1998, с.18-22 | |||
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ЛЕГИРОВАННОГО ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ | 1994 |
|
RU2119846C1 |
Механизм заделки борта к станку для сборки покрышек пневматических шин | 1969 |
|
SU279941A1 |
US 3729971 А, 01.05.1973 | |||
US 3821841 А, 27.11.1973. |
Авторы
Даты
2002-06-27—Публикация
2000-04-19—Подача