Интерметаллидный сплав на основе титана


 


Владельцы патента RU 2405849:

Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к интерметаллидным сплавам на основе титана, предназначенным для изготовления деталей компрессора газотурбинного двигателя, например, таких как лопатки, диски, проставки, корпуса, работающих при повышенных температурах. Предложен интерметаллидный сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас.%: Al 10,5-12,5, Nb 38-42, Мо 0,3-0,6, Zr 1,5-2,5, Si 0,1-0,25, С 0,03-0,08, W 0,5-1,0, Та 0,7-1,5, Ti - остальное. Сплав характеризуется повышенной жаростойкостью при температуре до 700°C. Повышается ресурс деталей и обеспечивается надежная работа конструкции. 2 табл.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к интерметаллидным сплавам на основе титана, предназначенным для изготовления деталей компрессора газотурбинного двигателя, например, таких как лопатки, диски, проставки, корпуса, работающих при повышенных температурах.

Известен интерметаллидный сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Al 9,3-14,0
Nb 32,0-60,5
V 0,24-6,2
Ti остальное (Патент США №5205984)

Из известного сплава изготавливают элементы конструкций двигателей, работающих при температурах 550-650°C в неокислительной среде.

Недостатком сплава является низкая жаропрочность - длительная прочность за 100 часов при температурах до 650°C. Изделия, изготовленные из известного сплава, имеют ограниченный ресурс работы при рабочих температурах.

Известен интерметаллидный сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Al 8,2-11,81
Nb 31,7-43,8
Mo 0-3,2
Ta 0-6,1
Zr 0-3,0
Si 0-0,38
Ti остальное (Патент ЕП №0924308)

Сплав имеет недостаточно высокие значения удельной прочности, при комнатной температуре и удельной кратковременной и длительной прочности за 100 часов при температурах до 650°C из-за повышенной плотности. Элементы конструкции, изготовленные из известного сплава, имеют ограниченный ресурс, вследствие повышенного окисления.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является интерметаллидный сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас.%:

Al 10-12
Nb 38-42
Mo 0,5-1,0
V 1-1,5
Zr 1-1,5
Si 0,1-0,25
C 0,03-0,08
Ti остальное (Патент РФ 2210612)

Сплав-прототип обладает недостаточной жаростойкостью к окислению в воздушной среде при рабочих температурах 600°C и выше.

Технической задачей изобретения является разработка интерметаллидного сплава на основе титана, обладающего повышенной жаростойкостью при температуре до 700°C.

Для достижения поставленной технической задачи предложен интерметаллидный сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, молибден, цирконий, кремний и углерод, который дополнительно содержит вольфрам и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al 10,5-12,5
Nb 38-42
Mo 0,3-0,6
Zr 1,5-2,5
Si 0,1-0,25
C 0,03-0,08
W 0,5-1,0
Ta 0,7-1,5
Ti остальное

Изделия из предлагаемого сплава способны длительно работать при температурах до 700°C в воздушной среде.

Авторами установлено, что дополнительное введение в интерметаллидный сплав на основе титана вольфрама и тантала, при заявленном соотношении и содержании компонентов, повышает жаростойкость сплава за счет формирования на поверхности сплава плотных оксидных соединений [(Ti2O3, Al2O3, (Nb, Ta)2O5], затрудняющих проницаемость кислорода к границам раздела газовая среда - металл, и образования в поверхностном слое металла легированных твердых растворов титана с Nb, Mo, W, Ta и Si, снижающих коэффициенты диффузии кислорода в матрице при повышенных температурах.

Примеры осуществления

Слитки предлагаемых сплавов изготавливали по технологии производства интерметаллидных титановых сплавов, включающей использование шихтовых материалов - титановой губки и лигатур, изготовление расходуемого электрода методом непрерывного прессования, выплавку слитков многократным вакуумно-дуговым переплавом для получения однородного химического состава.

Для испытаний на жаростойкость использовались цилиндрические образцы размером 15×20 мм.

Составы предлагаемого сплава (№1-3) и сплава-прототипа №4 приведены в таблице 1.

Жаростойкость сплавов оценивали по привесу образцов в г/м2 при их выдержке в воздушной среде при температурах 600, 650, 700°C в течение 100 часов.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав превосходит сплав-прототип по жаростойкости при температуре 600°C на 29,3-34,6%, при температуре 650°C на 14,5-18,7% и при 700°C на 24-25%.

Использование предлагаемого сплава в качестве жаростойкого материала позволит повысить ресурс деталей и обеспечить надежную работу конструкции.

Таблица
Содержание компонентов в мас.%
Al Nb Mo Zr Si C W Ta V Ti
1 10,5 38,0 0,3 1,5 0,10 0,03 0,5 0,7 - Основа
2 11,1 39,0 0,5 2,0 0,12 0,04 0,7 0,9 - -|-
3 12,5 42,0 0,6 2,5 0,25 0,08 1,0 1,5 - -|-
4 10,5 39,0 0,6 1,2 0,18 0,06 - - 1,3 -|-
Таблица 2
Привес при окислении, г/м2 за 100 часов
Температура испытаний, °C
600 650 700
1 0,53 0,78 0,96
2 0,51 0,81 0,95
3 0,49 0,82 0,91
4 0,75 0,96 1,2

Интерметаллидный сплав на основе титана, включающий алюминий, ниобий, молибден, цирконий, кремний и углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам и тантал при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al 10,5-12,5
Nb 38-42
Мо 0,3-0,6
Zr 1,5-2,5
Si 0,1-0,25
С 0,03-0,08
W 0,5-1,0
Та 0,7-1,5
Ti остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу получения изделий из -титанового сплава, содержащего 15% молибдена. .

Изобретение относится к способам получения изделия из металлического сплава без плавления. .
Изобретение относится к области металлургии титановых сплавов и может быть использовано для деталей и узлов ракетных и авиационных двигателей, работающих под высокими нагрузками при температурах до 750-800°С.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению пористого никелида титана для использования в изделиях медицинской техники, например, в устройствах, замещающих костные структуры в медицине.
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, используемых для изготовления крупногабаритных сварных конструкций. .

Изобретение относится к металлургии титановых сплавов, содержащих в качестве основы титан с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, и предназначено для использования в атомном энергетическом машиностроении при производстве силовых крепежных элементов фланцевых соединений и герметичных разъемов различных сосудов давления, трубопроводов и арматуры реакторного оборудования.
Изобретение относится к титановому сплаву, детали из упомянутого сплава и способу ее изготовления и может быть использовано для изготовления спортивного снаряжения, снаряжения для досуга, медицинских инструментов, а также промышленных узлов и деталей аэрокосмического оборудования.

Изобретение относится к изделиям, содержащим металлические композиции на основе титана и, в частности, к изделиям, изготовленным из композиции титана с диспергированными в них частицами борида титана.

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

Изобретение относится к области металлургии и касается сплавов на основе алюминидов титана, полученных плавлением или порошковой металлургии, с составом Ti-zAl-yNb, где 44,5 z 45,5 ат.%, и 5 у 10 ат.%, а также содержит молибден 0,1 Мо 5 ат.% и имеет тонкодисперсную -фазу в -титаналюминидном сплаве в температурном интервале до 1320°С.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к титановым сплавам для коррозионно-стойких материалов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к стойким к высокотемпературному окислению титановым материалам из титанового сплава или чистого титана, а также выхлопным трубам для двигателя, изготовленным из этого материала
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, используемых для изготовления различных крупногабаритных сварных конструкций, в том числе для оборудования, применяемого в судостроении

Изобретение относится к области металлургии, а именно к коррозионно-стойким титановым сплавам

Изобретение относится к области металлургии, а именно к -титановым сплавам, и может быть использовано для изготовления изделий, в которых требуется низкий модуль Юнга, низкий удельный вес и высокий коэффициент прочности

Изобретение относится к области получения -, псевдо -, + -титановых сплавов из вторичного сырья с регламентированными прочностными свойствами преимущественно для изготовления листовых полуфабрикатов, изделий конструкционного назначения и конструкционной брони и может быть использовано в оборонных и гражданских отраслях промышленности

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе титана, обладающим высокой стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии, которые могут быть использованы для изготовления трубопроводов и трубных систем широкой номенклатуры в судостроении и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению вторичных титановых сплавов

Изобретение относится к машиностроению и металлургии, а именно к двигателестроению, металлическим композиционным материалам и изготовлению изделий из металлических порошков, и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) различных по назначению машин и силовых установок

Изобретение относится к металлургии, в частности к сплавам на основе титана, и может быть использовано в водных теплоносителях теплопередающих элементов, теплообменных парогенерирующих аппаратов, элементов оборудования химических производств
Наверх