Способ получения тонкостенных изделий на основе нитрида титана

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5>)5 С 04 В 35/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774688/33 (22) 28.12.89 (46) 29.02.92. Бюл. N 8 (71) Московский институт тонкой химической технологии (72) В.П.Жабин; А,А.Нуждин и Ю.В.Левинский (53) 666.798.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР йг 814986, кл. С 04 В 35/58, 1981. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ НИТРИДА

ТИТАНА (57) Изобретение относится к химической технологии, к способу получения изделий на основе нитрида титана с металлической связкой, и может быть использовано в металлургии при распылении низколегированИзобретение относится к химической технологии, в частности к способу получения изделий на основе нитрида титана с металлической связкой, и может быть использовано в металлургии при распылении низколегированных сплавов.

Целью изобретения является повышение термостойкости и высокотемпературной прочности изделий, Под характерными размерами зерна сплава подразумеваются осевые размеры каждого зерна по двум взаимно перпендикулярным осям. Превышение одного размера зерна над другими размерами больше чем s 2,5 раза приводит к снижению термостойкости.

Наличие в сплаве кислорода более 0,1 вес.7ь, основная масса которого сегрегируЯЛ 1715775 А1 ных сплавов и деталей, работающих при высокой температуре с абразивным износом на воздухе. Целью изобретения является повышение термостойкости и высокотемпературной прочности изделий. Заготовку однофазного сплава титан-молибден с соотношением характерных размеров зерен от

1;1 до 2,5:1 и содержанием кислорода от

0,05 до 0,1 мас. / подвергают обработке в азотосодержащей среде при температуре на 30-80 град ниже температуры рекристаллизации сплава и последующий вакуумный отжиг проводят на 400-600 град ниже температуры эвтектики материала изделия, а время Г отжига детали толщиной д определяется из условия: r = К д при К = 2,1—

3.2 10 с/см . 1 ил.,1 табл. б 2 ет на границах зерен, разупрочняет сплав при высокой температуре, а получение нитрида титана с содержанием кислорода менее 0,05aec. jo технически очень сложно и экономически нецелесообразно.

Применение вакуумного отжига снижает внутренние напряжения после азотирования и способствует его гомогенизации, На чертеже приведены диаграмма состояния Ti-Mo-N и температура эвтектики.

Экспериментально обнаружено падение температуры эвтектики TiN-Mo при наличии в системе кислорода для данных составов примерно на 200 С.

Время отжига для тонкостенных трубчатых изделий подобрано экспериментально для толщин 0,01-0,5 см и подчиняется закону

1715775

Исходный состав сплава тйи, мас. Ф

I о

Температура, С

Терно. стойТолщи- . на стенки, см

Высокотемпературнай проч» ность

ИПа

КоэффиЧиент I<

xl0 с/см2

Содержание кислорода, мас.3

Отношение размеров зерна ьа кость, цикл азотнро- Отмига ванин

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

o,г

О,2

0,2

0,2

0,3

0,5

О 3

0,02, 70:3o

; 60:40

67: 34 67:34

67:34

67:34

67:34 67- 34

67:34

67:34

67:34

67:34

Xi - 1003

620 ., 176

670 188

595 159

635 196

535 171

665 192

610 189

620 181

585 177

645 . 181

610 176

590 182

217 79

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,!

3,2

15оо

150о !

5оо

14оо

15о0

1SOO

0,07 1150

Оэ07 1150

0,07 1150

0,07 1180

0,07 1130 о,о7 1130

Оэ07 1150

0,05 1150

О,! 1150

0,07 1150

0,07 1150

0,07 1150 !

500

1.1 ! ° 1 1:2,5

1 2

1:2

1:2

1:2

1:г

1:2:1:2 "

12

1:2

1!6 т=КК где т — время отжига, с:

К вЂ” коэффициент 2,1 — 3,2 ° 10 с/см; д — толщина стенки изделия, см.

Пример. Цилиндрические заготовки 5 сплава с размером зерна 10 — 14 мкм, с соотношением характерных размеров 2:1, имеющие состав, мас.%: «Mo 30; Ti 70, с . размерами @нар. = 10мм Фвн б мм подвергали азотированию в вакуумной печи с иэ- 10 быточным давлением 0,2 атм при 1150 С в течение 40 ч. После азотирования проводили при 1500 С вакуумный отжиг в течение

14 ч.

Совместно с цилиндрическими заготов- 15 ками аэотированию и отжигу подвергали прямоугольные образцы сечением 2 х 2 х 20 мм, на которых измеряли высокотемпературную прочность. Термостойкость изделий проверяли путем многократного нагрева их 20 до 1500 С и охлаждения до 400 C в нейтральной среде. Критерием термостойкости служило количество циклов до появления первой трещины, обнаруженной визуально.

Режимы азотирования, отжига, значения термостойкости и высокотемпературной прочности приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ получения тонкостенных изделий на основе нитрида титана, включающий получение заготовок из титана с содержанием кислорода 0.05-0,1 мас.%, термообработку в азотсодержа щей среде и гомогениэирующий отжиг, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения высокотемпературной прочности и термостойкости иэделий, заготовку получают из однофазного сплава титана, содержащего 30-40 мас.% молибдена, при соотношении характерных размеров зерна сплава 1:1 — 1.2,5, термообработку проводят при температуре на 3080 С ниже температуры рекристаллизации сплава, а отжиг — в вакууме при температуре на 400-600 С ниже температуры эвтектики системы Т1-Mo-N-О в течение времени r, определяемого иэ условия

r= Кдг, где К = 2,1 3,2 10" с/смг: д — толщина стенки изделия, см.

7 Я(Составитель В.Жабин

Редактор А.Маковская Техред M.Mîðãåíòýë Корректор С,Шевкун

Подписное

Заказ 576 Тираж тиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский. комбинат Патент", г. Уж р д, у . р . У ro о л.Гагарина, 101