Сплав на основе титана

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности. Предложен сплав на основе титана. Сплав содержит, мас.%: ниобий 43,9-45, алюминий 9-11, тантал 0,02-0,3, кремний 0,04-0,2, титан - остальное. Сплав обладает повышенной жаропрочностью, жаростойкостью, пластичностью, трещиностойкостью. Повышается срок службы изделий, выполненных из предложенного сплава. 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности.

Известен сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий - 43, алюминий - 12,5 (статья The Grain Boundary Character Distribution in BCC and О+BCC Ti-Al-Nb Alloy Microstructures / Ti-2003 Science and Technology, volume IV, p.2145).

Недостатком этого сплава является низкая технологическая пластичность и низкие показатели характеристик пластичности при комнатной температуре.

Известен также сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий - 18-34, алюминий - 18-30 (патент Японии №3097748, С22С 14/00, 10.10.2000 г.) - прототип.

Недостатком этого сплава являются недостаточно высокие показатели жаропрочности и жаростойкости, небольшой срок службы при рабочих температурах, а также низкие показатели пластических характеристик и, как следствие, трещинообразование.

Предлагается сплав на основе титана, содержащий (мас.%):

Ниобий	43,9-45
Алюминий	9-11
Тантал	0,02-0,3
Кремний	0,04-0,2
Титан	остальное

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введен тантал и кремний, а компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):

Ниобий	43,9-45
Алюминий	9-11
Тантал	0,02-0,3
Кремний	0,04-0,2
Титан	остальное

Техническим результатом применения данного сплава является повышение жаропрочности, жаростойкости, пластичности, уменьшение трещинообразования и, как следствие, повышение срока службы.

Предлагаемый состав позволяет получать металл с равномерной структурой из β-зерен, внутри которых образуется О-фаза, а по границам выделения - α₂-фазы, что позволяет повысить жаропрочность, жаростойкость, пластичность и, как следствие, снизить трещинообразование. Все это приводит к увеличению срока службы деталей, изготовленных из этого материала.

Данный сплав отличается более высокой стабильностью β-фазы, а следовательно, и более высокой технологической пластичностью. Это позволяет при деформации заготовок из данного сплава уменьшить величину зерна и улучшить однородность структуры по сечению всего полуфабриката, и как следствие, увеличить механические свойства и срок службы изготовленных изделий.

Пример.

Получали слиток из титанового сплава с химическим составом (мас.%):

Ниобий	44,5
Алюминий	10
Тантал	0,15
Кремний	0,1
Титан	основа

Слиток диаметром 140 мм нагревали до температуры 1120°С и прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 5000 тс.

Полученные заготовки сечением 30×80 мм, длиной 103 мм были прокатаны на стане "Дуо 260" на толщину 11,2 мм.

Механические свойства образцов из катаных плит, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице.

Также был испытан сплав-прототип.

№ эксперимента	Способ изготовления	σВ, МПа	σ0,2, МПа	δ, %	ψ, %	К1С, МПа·м1/2	, МПа
1.	Предлагаемый сплав	970-1030	940-1000	8-14	15-25	38	>300
2.	Сплав-прототип	910-960	720-840	1,6-3,2	3,5-10,5	27	250

Таким образом, предлагаемый сплав позволяет повысить пластичность в 2-4 раза, прочность в 1,2-1,4 раза, трещиностойкость в 1,5 раза, жаропрочность на 50 МПа, и как следствие, увеличить срок службы в 1,5-1,7 раза.

Сплав на основе титана, содержащий ниобий, алюминий, отличающийся тем, что в него дополнительно введены тантал и кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ниобий	43,9-45
Алюминий	9-11
Тантал	0,02-0,3
Кремний	0,04-0,2
Титан	Остальное