СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ЗАГОТОВОК И ЛИСТОВ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Российский патент 2005 года по МПК B23K20/14 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских многослойных заготовок и листов из разнородных титановых сплавов широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев.

Известно диффузионное соединение образцов из однородных титановых сплавов при температуре 800-1000°С, давлении (1,0-4) МПа и длительности контакта до 3 часов (Э.С.Каракозов, Л.М.Орлова, В.В.Пешков, В.И.Григорьевский. Диффузионная сварка титана. М.: Металлургия, 1977, с.272). Наиболее близким является диффузионное соединение образцов титановых сплавов через прослойку из аналогичного сплава с измененной структурой или сплава другой марки. При этом достигается некоторое повышение прочности соединения слоев в образцах, однако расширение сортамента соединяемых сплавов не происходит.

Расширение сортамента многослойных плоских заготовок, состоящих из разнородных титановых сплавов, может быть достигнуто применением катаных листовых прослоек из технически чистого титана.

Цель изобретения - получение плоских многослойных заготовок и листов из разнородных титановых сплавов применением титановых прослоек из технически чистого титана.

Цель достигается сборкой пакета, состоящего из слоев разнородных титановых сплавов с прослойками технически чистого титана.

Диффузионное соединение слоев пакета осуществляется в вакуумной камере гидравлического пресса при разрежении пространства (6,67÷13,3)-10^-3 Па, температуре нагрева пакета, составляющей (0,53÷0,6) температуры плавления титана, отношении среднего давления сжатия пакета к пределу текучести титана (1,5÷3) и длительности выдержки пакета под давлением 1-2 часа.

Совокупность режимов обеспечивает достижение высокой прочности соединения в многослойной заготовке.

Собранные пакеты помещают в вакуумную камеру гидравлического пресса, в которой пакет нагревают. При температуре пакета ниже 0,53 температуры плавления титана и вакуума свыше 13,3·10^-3 Па предельной прочности соединения слоев пакета не достигается из-за газонасыщения слоев, несмотря на сжатие пакета. При температуре пакета свыше 0,6 температуры плавления и вакуума (6,67÷13,3)·10^-3 Па наблюдается разброс прочности соединения слоев из-за фазовых превращений в титановых сплавах.

Вакуум в камере нагрева (6,67÷13,3)·10^-3 для титана и сплавов при их нагреве является оптимальным.

При отношении среднего давления сжатия пакета к пределу текучести титана менее 1,5 наблюдается разброс прочности соединения слоев. При отношении (1,5÷3) и более прочность соединения слоев максимальна. При длительности выдержки пакета под давлением менее 1 часа прочность соединения по площади контакта слоев неравномерна. При выдержке 1-2 часа и более прочность соединения по площади контакта слоев распределяется равномерно, так как диффузионные процессы протекают полно.

Выдержка свыше 2 часов экономически затрата.

Пример.

Заготовки из листов титана ВТ1-0 размером 0,5×500×1000 и листовые заготовки из титановых сплавов ВТ20, ВТ22, ОТ4-1, ВТ6 и ВТ8 размером 2×500×1000 перед сборкой пакета обезжиривали и зачищали проволочной щеткой до получения шероховатой поверхности типа «апельсиновая корочка».

1. Для получения многослойных заготовок из титановых сплавов пакеты, содержащие 5, 7, 9 и более слоев собирали из разнородных титановых сплавов чередованием сплава и титановой прослойки. Слои из сплавов располагали в произвольной последовательности (ОТ4-1)-(ВТ1-0)-(ВТ6)-(ВТ1-0)-ВТ22-(ВТ1-0)-(ОТ4-1). Пакет толщиной 9,5 мм помещали в вакуумную камеру гидравлического вертикального пресса. Пакет нагревали до температуры (0,53÷0,6) температуры плавления титана при остаточном давлении в пределах (6,67÷13,3)·10^-3 Па. Нагретый пакет выдерживали в течение (1-2) часов в сжатом состоянии при отношении среднего давления сжатия пакета к пределу текучести титанового слоя (1,5÷3).

При получении многослойных заготовок сжатие пакета осуществляли по всей площади контакта слоев. Для получения герметичных заготовок под горячую прокатку листов сжатие пакета осуществляли по периметру. Ширина зоны сжатия по периметру составляет 20-30 мм, при этом снижается усилие, требуемое для получения герметичных заготовок.

В результате получены многослойные заготовки широкого размерного сортамента по сплавам, толщине и соотношению толщин слоев с высокоразвитой сплошной по всей поверхности и частичной связью слоев по периметру.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления плоских многослойных заготовок и листов из разнородных титановых сплавов широкого размерного сортамента по толщине и соотношению толщин слоев. Способ включает диффузионное соединение слоев пакета из разнородных титановых сплавов через прослойки. При этом используют катаные листовые прослойки из технически чистого титана, а диффузионное соединение слоев пакета и прослоек осуществляют в вакуумной камере гидравлического пресса при разрежении пространства камеры (6,67-13,3)·10^-3 Па, температуре нагрева пакета, составляющей (0,53-0,6) температуры плавления титана, отношении среднего давления сжатия пакета к пределу текучести титана (1,5-3,0) и длительности выдержки пакета под давлением 1-2 часа. Изобретение позволяет получить многослойные заготовки широкого размерного сортамента по сплавам, толщине и соотношению толщин слоев с высокоразвитой сплошной по всей поверхности и частичной связью слоев по периметру.

Способ получения плоских многослойных заготовок и листов из разнородных титановых сплавов, включающий диффузионное соединение слоев пакета из разнородных титановых сплавов через прослойки, отличающийся тем, что используют катаные листовые прослойки из технически чистого титана, при этом диффузионное соединение слоев пакета и прослоек осуществляют в вакуумной камере гидравлического пресса при разрежении пространства камеры (6,67-13,3)·10^-3 Па, температуре нагрева пакета, составляющей (0,53-0,6) температуры плавления титана, отношении среднего давления сжатия пакета к пределу текучести титана (1,5-3,0) и длительности выдержки пакета под давлением 1-2 ч.