Лигатура для титановых сплавов


 


Владельцы патента RU 2441937:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" (ФГУП "ЦНИИ КМ "Прометей") (RU)

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве сплавов титана. Заявлена лигатура для титановых сплавов. Лигатура содержит, мас.%: ниобий 60,0-70,0, алюминий 27,0-38,0, углерод 1,0-3,0, примеси - остальное. В качестве примесей лигатура содержит, мас.%: железо ≤0,18, кремний ≤0,19, кислород ≤0,07. Технический результат - снижение температуры плавления и плотности лигатуры для обеспечения ее физических характеристик, близких к титану, а также повышение ее технологичности, в том числе дробимости.1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при производстве сплавов титана.

Введение в сплав легирующих компонентов, различающихся по плотности, температуре плавления и другим характеристикам, невозможно без применения промежуточного сплава - лигатуры, которая по физическим параметрам близка к титану и позволяет получать однородный бездефектный металл с заданными характеристиками.

В цветной металлургии известны лигатуры на основе ниобия, содержащие алюминий и другие элементы, входящие в состав сплавов на основе цветных металлов, в том числе и титана [1].

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к описываемой является лигатура-прототип, которая содержит, мас.%: алюминий 8-15, ниобий - остальное [2].

Недостатком лигатуры-прототипа является ее высокая температура плавления 1920°С (температура плавления титана 1665°С) и плотность более 6,5 г/см3 (плотность титана 4,5 г/см3) из-за высокого содержания тугоплавкого ниобия и низкого содержания алюминия.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение температуры плавления и плотности заявляемой лигатуры для обеспечения приближения ее физических характеристик к титану.

Для достижения технического результата в лигатуру-прототип, которая содержит алюминий и ниобий, дополнительно вводят углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ниобий 60,0-70,0,
алюминий 27,0-38,0,
углерод 1,0-3,0,
примеси остальное.

В качестве примесей лигатура содержит, мас.%: железо ≤0,18, кремний ≤0,19, кислород ≤0,07.

Снижение содержания ниобия и повышение содержания алюминия по сравнению с лигатурой-прототипом позволяет снизить температуру плавления до 1630÷1720°С и плотность до 4,5÷5,2 г/см3 заявляемой лигатуры. Дополнительное введение в состав лигатуры углерода вызвано необходимостью микролегирования титановых сплавов.

Лигатуру получают методом внепечной алюмотермической плавки. Ниобий вводят в шихту в виде окисла, который в процессе плавки восстанавливается до металла. Алюминий и углерод вводят в шихту в виде порошков (углерод в виде графитового порошка). Необходимое количество тепла обеспечивается экзотермичностью химической реакции восстановления окиси ниобия алюминием. Для обеспечения жидкотекучести шлака, достижения равномерного хода реакции и увеличения выхода годного лигатуры в состав алюмотермической смеси вводится СаО.

Пример конкретного выполнения

Для получения предлагаемой лигатуры была приготовлена шихта трех составов, приведенных в таблице, из которых были получены алюмотермическим методом лигатуры с процентным содержанием компонентов на нижнем, промежуточном и верхнем пределах составов. Полученные лигатуры были подвергнуты испытаниям по определению температуры плавления и плотности.

Шихтовые составы смесей для получения предлагаемой лигатуры и результаты химического анализа и физических характеристик в сравнении с лигатурой-прототипом приведены в таблице.

№ п/п Содержание компонентов в шихте, % Содержание элементов в лигатуре, % Свойства лигатуры
основные примеси
Nb2O5 Al Графит CaO Nb Al C Fe Si O t° плавл., °C плотн., г/см3
Пре-дла
гае-мая ли-га-ту-
ра
52,7 40,2 1,2 5,9 60,0 38,0 1,6 0,16 0,19 0,05 1630 4,5
55,6 37,3 1,3 5,8 64,9 32,7 2,0 0,17 0,17 0,06 1668 4,8
58,3 34,4 1,7 5,6 70,0 27,0 2,6 0,18 0,15 0,07 1720 5,2
Лигатура-прототип 88,0 12,0 - 0,09 0,09 0,18 1920 6,5

Полученные результаты показали, что температура плавления предлагаемой лигатуры в зависимости от состава находится в пределах от 1630 до 1720°C и плотность - от 4,5 до 5,2 г/см3, которые близки к титану, что обеспечивает хорошее ее растворение в процессе вакуумно-дуговой плавки титана. При подготовке шихты к выплавке титановых слитков лигатуры подвергают дроблению. В результате была выявлена лучшая дробимость предлагаемой лигатуры по сравнению с лигатурой-прототипом, что связано с введением в состав предлагаемой лигатуры углерода.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №436880, кл. C22C 27/00 1972.

2. Авторское свидетельство СССР №692886, кл. C22C 35/00 1978.

1. Лигатура для титановых сплавов, содержащая ниобий и алюминий, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ниобий 60-70
Алюминий 27-38
Углерод 1-3
Примеси Остальное

2. Лигатура по п.1, отличающаяся тем, что в качестве примесей она содержит железо, кремний и кислород при их содержании, мас.%:

Железо ≤0,18
Кремний ≤0,19
Кислород ≤0,07


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению сплавов системы Ni-Fe-Cr, применяемых в глубоких нефтяных или газовых скважинах, а также морской среде.
Сплав // 2405055
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе благородных металлов, предназначенных для изготовления монет. .
Сплав // 2405054
Изобретение относится к области металлургии и касается производства сплавов на основе благородных металлов, которые могут быть использованы для изготовления ювелирных изделий, наградных знаков, монет.
Сплав // 2405053
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам сплавов на основе золота, которые могут быть использованы для изготовления монет. .

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, используемым при изготовлении труб коллекторов высокотемпературных установок производства водорода, метанола, аммиака, работающим при температуре 800÷1000°С и давлении до 46 атмосфер.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, используемым при изготовлении реакционных труб установок производства этилена, работающих при температуре 900÷1160°С и давлении до 6 атмосфер.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам, используемым для изготовления реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок, работающих при температуре 800-1100°С и давлении до 46 атмосфер.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам жаропрочных хромоникелевых сплавов аустенитного класса, и может быть использовано при изготовлении реакционных труб нефтегазоперерабатывающих установок с рабочими температурами в интервале 800-1200°С и давлением до 50 атм.

Изобретение относится к получению термоэлектрических полупроводниковых сплавов и может быть использовано в элементах, модулях и устройствах термоэлектрического преобразования, а также в системах рекуперации сбросного тепла и утилизации солнечного тепла.
Сплав // 2363751
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в приборостроении, ювелирном деле. .
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления изделий, работающих в условиях механических нагрузок при повышенных температурах. .

Изобретение относится к получению ниобиевой проволоки, пригодной для применения в качестве проволочного вывода для ниобиевых, ниобийоксидных или танталовых конденсаторов.
Изобретение относится к области металлургии и касается составов сплава на основе ниобия, которые могут быть использованы для изготовления изделий, работающих в условиях механических нагрузок при повышенных температурах.
Изобретение относится к области металлургии и касается составов сплавов на основе ниобия, которые могут быть использованы для изготовления изделий, работающих в условиях механических нагрузок при повышенных температурах.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным интерметаллидным сплавам на основе Nb-Al для изготовления деталей авиационно-космической техники, работающих при температурах до 1600°С.
Изобретение относится к получению ниобийсодержащих материалов, используемых для получения специальных сталей. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству лигатур тугоплавких металлов, используемых для легирования титановых сплавов, методом алюминотермической плавки.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к сверхпроводящим соединениям. .
Изобретение относится к области металлургического производства распыляемых металлических мишеней для микроэлектроники, а также к изготовлению интегральных схем и тонкопленочных конденсаторов на основе тантала и его сплавов
Наверх