Сплав на основе титана

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для использования в качестве свариваемых материалов и присадки для создания силовых конструкций авиакосмической техники. Сплав содержит следующие компоненты в мас.%: алюминий 4,3 - 6,0, молибден 4,0 - 5,6, ванадий 4,0 - 5,6, хром 0,5 - 1,5, железо 0,5 - 1,5, цирконий 0,03 - 0,5, азот 0,01 - 0,05, углерод 0,01 - 0,2, кислород 0,02 - 0,2, медь 0,003 - 0,15, никель 0,003 - 0,15, водород 0,003 - 0,3, титан - остальное. 1 табл.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных в качестве свариваемых материалов и присадки для создания силовых конструкций авиакосмической техники.

Известен сплав на основе титана следующего состава в мас. алюминий 2 - 4, молибден 3 7, ванадий 3 8, хром 4 12, железо 0,05 0,6, цирконий 0,5 2,0, углерод 0,05 0,15, кислород 0,05 -0,15, титан остальное (авт. св. СССР N 490867, C 22 C 14/00, 1975).

Этот сплав обладает низкими характеристиками предела прочности при двухосном растяжении σ_вд, предела прочности сварных соединений σ_{в св.соед}, ударной вязкости образцов с трещиной по центру шва (a_ту) и углом гиба сварного соединения α (таблица).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сплав на основе титана следующего состава в мас. алюминий 4 6,3, молибден 1,5 - 2,5, ванадий 4 5, хром 0,8 1,4, железо 0,4 0,8, цирконий 0,01 0,06, углерод 0,01 0,25, кислород 0,03 0,25, титан остальное (авт. св. СССР N 555161, C 22 C 14/00, 1977).

Этот сплав обладает также пониженными механическими свойствами сварных соединений: s_вд s_{в св.соед} a_ту шва α_{св.соед} Изобретение позволяет повысить механические свойства сварных соединений.

Задача решается за счет того, что сплав, содержащий алюминий, молибден, ванадий, хром, железо, цирконий, углерод, кислород, дополнительно содержащий азот, медь, никель, водород при следующих соотношениях компонентов в мас. алюминий 4,3 6, молибден 4 5,6, ванадий 4 5,6, хром 0,5 1,5, железо 0,5 1,5; цирконий 0,03 0,5, азот 0,01 0,005, углерод 0,01 0,2, кислород 0,02 0,2, медь 0,003 0,15, никель 0,003 0,15, водород 0,003 - 0,03, титан остальное.

Сплав содержит α (Al, N, O, C) и b стабилизаторы (Mo, V, Cr, Fe, Cu, Ni H). Медь и никель, введенные в небольшом количестве, упрочняют границы зерен, растворяются в a фазе и обеспечивают дополнительно к алюминию, азоту, углероду и кислороду упрочнение a твердого раствора. Повышенное содержащие модифицируют структуру и эффективно повышает прочностные характеристики.

Медь и никель, располагаясь предпочтительно по границам зерен упрочняют их и повышают пластичность по углу гиба и вязкость образцов с трещиной.

Водород обеспечивает более эффективную упрочняющую термообработку.

Таким образом, совокупность комплекса легирующих компонентов при дополнительном легировании медью, никелем, водородом, азотом при повышенном содержании молибдена, обеспечивает получение комплекса высоких механических свойств сварных соединений.

Выплавляли слитки комплекснолегированных сплавов методом двойного переплава в пределах предлагаемого состава (1, 2, 3, см. таблицу).

1. Ti 4,3 Al 4, Mo 4V 0,5, Cr 0,5, Fe 0,03, Zr 0,01, N - 0,01 C 0,0202 0,003, Cu 0,003, Ni 0,003, H₂ 2.

2.Ti 5,O, Al 4,8, Mo 4,8, V 1,O, CCr 1,0, Fe 0,22, Zr 0,03, N 0,1C 0,10₂ 0,075, Cu 0,075, Ni 0,014 H₂ 3. Ti 6,0, Al 5,6, Mo 5,6, V 1,5, Cr 1,5, Fe 0,5, Zr 0,05, N 0,2, C 0,2, O₂ 0,15, Cu 0,15, Ni 0,03 H₂.

Для получения сравнительных данных выплавляли слитки состава сплава по (авт. св N 490856, (4,) см. таблицу и по авт. св. N 555161 (5, см. таблицу).

Слитки ковали на плиты, которые прокатывали в листы толщиной 7 и 2 мм. Листы толщиной 2 мм разрезали на полосы шириной 3 мм, которые использовали в качестве присадочного материала при сварке пластин, толщиной 7 мм аргонодуговой сваркой.

Сварные соединения, выполненные с присадкой того же состава, термообрабатывали и подвергали механическим испытаниям (см. таблицу).

Формула изобретения

Сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, ванадий, хром, железо, цирконий, углерод, кислород, отличающийся тем, что он дополнительно содержит азот, медь, никель и водород при следующем соотношении компонентов, мас.

Алюминий 4,3 6,0 Молибден 4,0 5,6 Ванадий 4,0 5,6 Хром 0,5 1,5 Железо 0,5 1,5 Цирконий 0,03 0,5 Азот 0,01 0,05
Углерод 0,01 0,2
Кислород 0,02 0,2
Медь 0,003 0,15
Никель 0,003 0,15
Водород 0,003 0,03
Титан Остальноеи

РИСУНКИ

Рисунок 1