СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО Российский патент 2007 года по МПК C22C14/00 

Изобретение относится к авиационной технике и цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления деталей и узлов авиакосмической и ракетной техники: шаровых и цилиндрических газовых баллонов, трубопроводов, агрегатов и др., работающих при минусовых температурах.

Известен сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:

алюминий4-7молибден1-3ванадий3,5-5,5хром0,6-2,0медь0,005-0,4железо0,3-1,27цирконий1-3олово1-3углерод0,2-0,35кислород0,05-0,25титаностальное

(а.с. СССР №556191).

Этот сплав и изделия, выполненные из него, имеют низкие эксплуатационные характеристики основного материала и сварных соединений.

Известен сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:

алюминий4,5-6,2молибден0,1-0,8ванадий0,1-1,1хром0,01-0,2марганец0,01-0,2железо0,03-0,3цирконий0,05-0,5кислород0,05-0,5медь0,01-0,2никель0,01-0,2титаностальное

(Патент РФ №2082804).

Сплав может быть использован для изготовления деталей и узлов авиакосмической техники, работающих при температуре до (-196°С).

Недостатком сплава и изделий, выполненных из него, являются низкие механические и эксплутационные свойства при температуре жидкого кислорода (-253°С).

Наиболее близким по технической сущности сплавом, взятым за прототип, является сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:

алюминий5,0-6,8ванадий3,5-4,5хром0,01-0,15марганец0,01-0,15железо0,1-0,28медь0,01-0,15никель0,01-0,15цирконий0,01-0,3кремний0,01-0,11азот0,005-0,04углерод0,01-0,09титаностальное

(Патент РФ №2086695).

Недостатками сплава являются пониженные механические свойства при температуре (-253°С).

Изделия из этого сплава обладают невысокими эксплуатационными свойствами и пониженной надежностью.

Технической задачей изобретения является разработка сплава и изделий, выполненных из него, обладающих повышенными механическими свойствами при криогенной температуре (-253°С).

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе титана, содержащий алюминий, марганец, железо, никель, цирконий, кремний, азот, углерод, который дополнительно содержит олово, кислород и водород, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий4,0-6,0марганец0,002-0,2железо0,01-0,2никель0,005-0,2цирконий0,001-0,2кремний0,01-0,1азот0,005-0,04углерод0,01-0,06олово2,0-3,0кислород0,01-0,12водород0,003-0,008титаностальное

и изделие, выполненное из него.

Авторами было установлено, что при заявленных содержании и соотношениях компонентов в предлагаемом сплаве и дополнительном введении олова, кислорода и водорода повышаются механические свойства сплава при криогенной температуре (-253°С).

Примеры конкретного осуществления

Вакуумно-дуговым методом выплавляли слитки предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Слитки ковали на прессах, затем подвергали горячей прокатке и изготавливали прутки. Из заготовок прутков получали образцы, которые испытывали при криогенной температуре (-253°С).

В таблице 1 приведены химические составы предлагаемого сплава и сплава-прототипа, в таблице 2 приведены механические свойства этих сплавов.

В предлагаемом сплаве предел прочности и предел текучести при температуре (-253°С) повышен на 20%, относительное сужение повышено на 30%, чувствительность к концентрации напряжений (σ_в ^н/σ_в) повышена на 40%.

Применение предлагаемого сплава на основе титана позволит повысить надежность и ресурс изделий, выполненных из этого сплава.

Таблица 1№п/пХимический состав, мас.%TiAlSnMnFeNiZrСSiO₂NHCuCrV1Осн.4,02,00,0020,010,0050,0010,010,010,010,0050,003   2Осн.6,03,00,20,20,20,20,060,10,120,040,008   3Осн.5,02,50,10,10,10,10,030,050,070,020,006   4Осн.6,0-0,150,150,10,20,060,05-0,02-0,10,14,0Таблица 2№ п/пМеханические свойства при температуре минус 253°Сσ_В, МПаσ_0,2, МПаσ_В ^Н, МПаσ_В ^Н/σ_В, МПаψ, %11510147016801,112021545152017001,11631540150017101,111741260119010200,812

Изобретение относится к авиационной технике и цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления деталей и узлов авиакосмической и ракетной техники: шаровых и цилиндрических газовых баллонов, трубопроводов, агрегатов и др., работающих при минусовых температурах. Предложен сплав на основе титана и изделие, выполненное из него. Сплав содержит, мас.%: алюминий 4,0-6,0, марганец 0,002-0,2, железо 0,01-0,2, никель 0,005-0,2, цирконий 0,001-0,2, кремний 0,01-0,1, азот 0,005-0,04, углерод 0,01-0,06, олово 2,0-3,0, кислород 0,01-0,12, водород 0,003-0,008, титан - остальное. Сплав обладает повышенными механическими свойствами при криогенной температуре. Применение предлагаемого сплава на основе титана позволит повысить надежность и ресурс изделий, выполненных из этого сплава. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сплав на основе титана, содержащий алюминий, марганец, железо, никель, цирконий, кремний, азот, углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит олово, кислород и водород при следующем соотношении компонентов, мас.%:

алюминий4,0-6,0марганец0,002-0,2железо0,01-0,2никель0,005-0,2цирконий0,001-0,2кремний0,01-0,1азот0,005-0,04углерод0,01-0,06олово2,0-3,0кислород0,01-0,12водород0,003-0,008титаностальное