СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВОГО ПСЕВДО -β - СПЛАВА С ЛИГАТУРОЙ Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe Российский патент 2017 года по МПК B23K20/14 

Описание патента на изобретение RU2635595C1

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам получения деталей или изделий с регламентированной структурой, и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической деформации (формовки) изделий сложной формы.

Титановые сплавы, обладающие высокой удельной конструкционной прочностью и коррозионной стойкостью, используются для изготовления широкой номенклатуры изделий, а технологический процесс, основанный на эффекте сверхпластичности, позволяет существенно расширить область применения новых титановых сплавов.

Некоторые из высокопрочных жаропрочных титановых сплавов применяются в изготовлении деталей компрессора газотурбинных двигателей (лопатки, диски, рабочие колеса, валы), в частности для самолетов серии «ИЛ-96-300», «Сухой-100». К ним предъявляются повышенные требования по износостойкости, снижению коэффициента трения, улучшению адгезии и т.д. В связи с этим разрабатываются новые методы и средства для повышения срока службы деталей газотурбинных двигателей (ГТД), выполненных из титановых псевдо-β-сплавов.

Псевдо-β-титановые сплавы относятся к высоколегированным сплавам, в которых суммарное содержание легирующих элементов доходит до 25% и более.

К недостаткам псевдо-β-титановых сплавов (ВТ15, ВТ19, ВТ32 и др.) относятся:

- невысокая термическая стабильность, в результате чего их нельзя применять при температурах выше 500°С;

- неудовлетворительная свариваемость, обусловленная сильным ростом зерна в околошовной зоне и ликвацией легирующих элементов в сварном шве;

- большой разброс механических свойств, вызванный химической неоднородностью сплавов из-за ликвации и большой чувствительностью процесса старения к содержанию примесей внедрения;

- сильно выраженное отрицательное влияние примесей внедрения на пластичность сплавов;

- сравнительно высокая плотность.

Вышеперечисленные недостатки псевдо-β-титановых сплавов перекрываются существенными преимуществами этих сплавов, главные среди которых:

- высокая технологичность в закаленном состоянии;

- большой эффект термического упрочнения из-за пересыщения закаленной β-фазы легирующими элементами;

- высокая вязкость разрушения при значительных прочностных характеристиках.

Вместе с тем высокая чувствительность титановых сплавов к типу и параметрам структуры позволяет на одном сплаве получать различное сочетание прочностных, пластических и служебных свойств.

Известны способы изготовления деталей компрессора ГТД из эвтектоидных титановых сплавов (ВТ3-1, ВТ6, ВТ22 и др.) методом сверхпластической деформации (формовки) и диффузионной сварки (А.с. СССР №1577378, C22F 1/04, 1988; А.с. СССР №1759583, B23K 20/14, 1990; патент США №4582244, 1985; European Patent №0568201, 1993).

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2569441, B23K 20/14, 2015, которое было принято авторами за ближайший аналог.

Недостатком данного способа является то, что при использовании заготовок из титанового псевдо-β-сплава применяемая технология изготовления деталей компрессора ГТД не позволяет добиться необходимой прочности готовых изделий (предел выносливости, длительная прочность, недостаточная вязкость разрушения при увеличении механических нагрузок). Это связано с недостаточной коррозионной стойкостью и сопротивления окислению ликвацией твердорастворной α-фазы при повышенных температурах эксплуатации.

Технической задачей является улучшение механических, технологических и эксплуатационных характеристик готовых изделий ГТД (лопатки, диски, рабочие колеса, валы компрессора и т.д.) из псевдо-β-титанового сплава за счет выбора оптимального состава количества α- и β-стабилизаторов и обеспечение постоянства фазового состава.

Способ осуществляется следующим образом:

1. Экспериментальным путем выбирается состав высокопрочного титанового псевдо-β-сплава с лигатурой Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe с дополнительным легированием редкоземельным металлом.

2. Методом вакуумно-дуговой плавки производятся готовые слитки или заготовки для последующей операции сверхпластической деформации (формовки).

3. Сверхпластическую деформацию (формовку) производят при температуре от 850 до 950°С и скоростях деформации 10-4 c-1 с последующей выдержкой 400-550°С.

Таким образом, путем оптимального выбора количества α- и β-стабилизаторов (соблюдение степени легирования в определенных пределах) обеспечивается постоянство химического и фазового состава титанового псевдо-β-сплава, тем самым улучшаются механические, технологические и эксплуатационные характеристики.

Похожие патенты RU2635595C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6 2016
  • Виноградов Юрий Иванович
  • Маслов Александр Иванович
  • Улесов Виктор Викторович
  • Шалыга Сергей Владимирович
  • Шишурин Александр Владимирович
RU2629138C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ ПСЕВДО - α - СПЛАВОВ 2017
  • Виноградов Юрий Иванович
  • Маслов Александр Иванович
  • Шалыга Сергей Владимирович
  • Шишурин Александр Владимирович
  • Бабашов Владимир Георгиевич
  • Меньков Георгий Борисович
RU2660461C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2016
  • Виноградов Юрий Иванович
  • Маслов Александр Иванович
  • Теплякова Ирина Алексеевна
  • Шалыга Сергей Владимирович
  • Шишурин Александр Владимирович
RU2648810C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2015
  • Виноградов Юрий Иванович
  • Маслов Александр Иванович
  • Теплякова Ирина Алексеевна
  • Улесов Виктор Викторович
  • Шалыга Сергей Владимирович
  • Шишурин Александр Владимирович
RU2614919C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2015
  • Виноградов Юрий Иванович
  • Маслов Александр Иванович
  • Теплякова Ирина Алексеевна
  • Шалыга Сергей Владимирович
  • Шишурин Александр Владимирович
RU2613003C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2014
  • Маслов Александр Иванович
  • Молоканов Артемий Владимирович
  • Улесов Виктор Викторович
  • Соболев Яков Алексеевич
  • Шалыга Сергей Владимирович
  • Першин Владимир Владимирович
  • Шишурин Александр Владимирович
RU2569441C1
ЛИСТОВОЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ 2017
  • Ледер Михаил Оттович
  • Пузаков Игорь Юрьевич
  • Таренкова Наталья Юрьевна
  • Берестов Александр Владимирович
  • Митропольская Наталия Георгиевна
  • Бриггс Роберт Дэвид
RU2691434C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКИХ ЛИСТОВ ИЗ ДВУХФАЗНОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА И ИЗДЕЛИЕ ИЗ ЭТИХ ЛИСТОВ 2013
  • Ледер Михаил Оттович
  • Козлов Александр Николаевич
  • Берестов Александр Владимирович
RU2555267C2
ЛИГАТУРА ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ЖАРОПРОЧНОГО ТИТАНОВОГО СПЛАВА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2011
  • Вилкин Сергей Борисович
  • Кравцов Станислав Григорьевич
  • Гаранин Сергей Владимирович
  • Паршин Анатолий Павлович
  • Мельников Сергей Александрович
  • Береснев Александр Германович
  • Логачева Алла Игоревна
RU2470084C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКА ПСЕВДО β-ТИТАНОВОГО СПЛАВА, СОДЕРЖАЩЕГО (4,0-6,0)% Аl, (4,5-6,0)% Мo, (4,5-6,0)% V, (2,0-3,6)% Cr, (0,2-0,5)% Fe, (0,1-2,0)% Zr 2010
  • Тетюхин Владислав Валентинович
  • Левин Игорь Васильевич
RU2463365C2

Реферат патента 2017 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВОГО ПСЕВДО -β - СПЛАВА С ЛИГАТУРОЙ Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe

Изобретение относится к получению деталей газотурбинных двигателей из титанового псевдо-β-сплава с лигатурой Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe. Проводят дополнительное легирование титанового сплава псевдо-β-сплава с лигатурой Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe редкоземельным металлом. Осуществляют последующую вакуумно-дуговую плавку с получением заготовки. Производят сверхпластическую деформацию упомянутой заготовки при температуре от 850 до 950°C и скорости деформации 10-4 с-1 с последующей выдержкой 400…550°C. В результате улучшаются механические, технологические и эксплуатационные характеристики готовых деталей газотурбинных двигателей.

Формула изобретения RU 2 635 595 C1

Способ получения деталей газотурбинных двигателей из титанового псевдо-β-сплава с лигатурой Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe, отличающийся тем, что проводят дополнительное легирование упомянутого титанового сплава редкоземельным металлом, последующую вакуумно-дуговую плавку с получением заготовки и осуществляют сверхпластическую деформацию упомянутой заготовки при температуре от 850 до 950°C и скорости деформации 10-4 с-1 с последующей выдержкой 400…550°C.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2635595C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ 2014
  • Маслов Александр Иванович
  • Молоканов Артемий Владимирович
  • Улесов Виктор Викторович
  • Соболев Яков Алексеевич
  • Шалыга Сергей Владимирович
  • Першин Владимир Владимирович
  • Шишурин Александр Владимирович
RU2569441C1
Пластическая масса для изготовления шариков-индикаторов, предназначенных для производства гидрологических измерений 1941
  • Зрелов Н.П.
SU70366A1
Способ термической обработки титановых псевдо- @ и ( @ + @ )-сплавов 1981
  • Гриднев Виталий Никифорович
  • Ивасишин Орест Михайлович
  • Ошкадеров Станислав Петрович
  • Смирнов Алексей Михайлович
  • Голубев Владимир Викторович
  • Федирко Виктор Николаевич
SU939589A1
WO 2010031985 A1, 25.03.2010.

RU 2 635 595 C1

Авторы

Виноградов Юрий Иванович

Маслов Александр Иванович

Елихина Лариса Викторовна

Шалыга Сергей Владимирович

Шишурин Александр Владимирович

Даты

2017-11-14Публикация

2016-09-23Подача