Литейный сплав на основе титана

 

Сплав предназначен для изготовления фасонного литья. Сплав содержит, мас. % : алюминий 5,5- 6,5; цирконий 19,5 - 22,5; молибден 3,0 - 4,5; празеодим 0,01 - 0,02; гафний 0,005 - 0,3; олово 2,0 - 3,5; вольфрам 0,5 - 1,5; титан - остальное. Свойства сплава следующие: предел точности 1180 - 1280 МПа, предел текучести 1072 - 1170 МПа. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к изысканию высокопрочных легких материалов для изготовления фасонного литья, поскольку преимущественно титановых сплавов как конструкционных материалов в наибольшей степени реализуется при высоком уровне прочности. Целью изобретения является повышение предела прочности сплава и предела текучести. Для достижения указанной цели в литейный титановый сплав, содержащий алюминий, цирконий, молибден, гафний, празеодим, дополнительно вводят олово и вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас. Алюминий 5,5-6,5 Цирконий 19,5-22,5 Молибден 3,0-4,5 Празеодим 0,01-0,02 Гафний 0,005-0,3 Олово 2,0-3,5 Вольфрам 0,5-1,5 Титан Остальное Повышение предела прочности, предела текучести предлагаемого сплава достигается за счет легирования его оловом и вольфрамом в указанных пределах. В связи с введением в предлагаемый сплав дополнительно олова и вольфрама, потребовалась корректировка пределов легирования в составе заявляемого сплава таких элементов, как алюминий, цирконий, молибден. Нижний предел легирования (алюминий 5,5 мас. цирконий 19,5 мас. молибден 3,0 мас.) был определен с таким расчетом, чтобы в сочетании с нижним пределом легирования оловом и вольфрамом достигался требуемый уровень предела прочности сплава. Верхний предел легирования цирконием и молибденом оставлен на уровне прототипа, а верхний предел легирования алюминием (6,5 мас.) ниже, чем у прототипа. Корректировку проводили с тем, чтобы сочетание верхних пределов легирования цирконием, молибденом и алюминием совместно с верхними пределами легирования оловом и вольфрамом не приводило к снижению пластических характеристик заявляемого сплава ниже требуемого уровня. Преимуществом олова как легирующей добавки является то, что при легировании им титана пластические свойства сплава при комнатной температуре почти не снижаются и литейные свойства не ухудшаются. Вольфрам, как и молибден, является довольно сильным упрочнителем. Выбор предела легирования вольфрамом осуществляется в пределах растворимости его в α -титане и несколько выше так, чтобы влияние этого β -стабилизатора не оказывалось заметно на пластических характеристиках и литейных свойствах сплава. Нижний предел добавок (2,0 мас. олова и 0,5 мас. вольфрама) является минимальным, при котором обеспечивается требуемый уровень прочности. При увеличении в сплаве содержания олова до свыше 3,5 мас. и вольфрама до свыше 1,5 мас. прочностные свойства растут, но показатели пластичности и ударной вязкости снижаются (относительное удлинение, δ≥5 ударная вязкость КС_v≥196 кДж/м²). Опробование предлагаемого литейного сплава осуществляли в ЦНИИматериалов. Для определения механических свойств заявляемого литейного титанового сплава в вакуумной дуговой гарниссажной печи ДВП-15 были выплавлены слитки сплава заявляемого состава, а также одновременно с ним предлагаемый литейный титановый сплав и литейный титановый сплав на основе заявляемого с содержанием основных легирующих элементов выше и ниже предлагаемого состава. Металл заливали в изложницу внутренним диаметром 85 мм и высотой 180 мм. Механические свойства и химический состав выплавленных титановых сплавов приведены в таблице. Результаты изучения механических свойств заявляемого сплава показали его преимущества по сравнению со сплавом, взятым в качестве прототипа. Лучшее сочетание свойств получено при введении в сплав олова в количестве 2,0-3,5% и вольфрама в количестве 0,5-1,5% В этом случае обеспечивается требуемый предел прочности в сочетании с хорошими пластическими свойствами (относительное удлинение δ≥ 5% ударная вязкость КС_v≥196 кДж/м²). При введении в состав литейного титанового сплава олова и вольфрама в количестве ниже нижнего предела требуемый уровень значений предела прочности и предела текучести не обеспечивался. При введении в состав литейного титанового сплава олова и вольфрама в количестве выше верхнего предела пластические свойства его резко снижаются. Жидкотекучесть и заполняемость формы сплавом предлагаемого состава, оцененная по длине спирали, залитой в пробу треугольного сечения с основанием 8 мм и высотой 26 мм, составляет 440 мм. Объем концентрированной усадочной раковины, определенной на комплексной пробе, составляет 1,3% Сплав сваривается аргонодуговой сваркой. С целью опробования заявляемого сплава на печи ВКЦУ-30 была изготовлена опытная партия отливок двух наименований с толщиной стенки 2-2,5 мм. Преимущество использования предлагаемого литейного сплава на основе титана по сравнению с прототипом заключается в том, что благодаря высоким прочностным характеристикам и хорошим литейным свойствам заявляемый сплав может быть использован для изготовления более широкой номенклатуры фасонных отливок сложной формы, в том числе тонкостенных тяжелонагруженных деталей до сих пор изготавливающихся из поковок.

Формула изобретения

ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА, содержащий алюминий, цирконий, молибден, празеодим и гафний, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности и предела текучести, он дополнительно содержит олово и вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас. Алюминий 5,5 6,5
Цирконий 19,5 22,5
Молибден 3,0 4,5
Празеодим 0,01 0,02
Гафний 0,005 0,3
Олово 0,2 3,5
Вольфрам 0,5 1,5
Титан Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---