Сплав на основе титана


 


Владельцы патента RU 2465358:

Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 350°С, например для силовых деталей корпуса и лопаток вентилятора и компрессора низкого давления. Предложен сплав на основе титана, содержащий, мас.%: олово 10,0-12,0, железо 13,0-16,0, кобальт 14,0-17,0, титан - остальное. Сплав обладает повышенными прочностными характеристиками. 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 350°С, например для силовых деталей корпуса и лопаток вентилятора и компрессора низкого давления.

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

алюминий 5,0-6,8
ванадий 3,5-4,5
хром 0,01-0,15
марганец 0,01-0,15
железо 0,1-0,28
медь 0,01-0,15
никель 0,01-0,15
цирконий 0,01-0,3
кремний 0,01-0,11
углерод 0,01-0,09
азот 0,005-0,04
титан остальное

(Патент РФ №2086695).

Из известного сплава изготавливают детали и узлы авиакосмической техники, в том числе лопатки вентилятора и компрессора газотурбинных двигателей (ГТД).

Недостатком известного сплава является низкий уровень прочностных свойств.

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

алюминий 4,6-5,6
молибден 3,5-4,5
олово 0,7-1,6
цирконий 0,7-1,6
кремний 0,05-0,20
железо 0,05-0,15
углерод 0,005-0,08
азот 0,003-0,04
кислород 0,05-0,15
титан остальное

(Патент РФ №2048572).

Из известного сплава изготавливают прутки, штамповки лопаток, крепеж и другие детали авиационной техники.

Недостатком сплава является относительно низкий уровень прочностных свойств.

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

алюминий 2,0-4,0
ванадий 14,0-20,0
хром 2,0-4,0
олово 2,0-4,0
молибден 0,5-3,0
железо 1,0-2,5
бор 0,005-0,020
титан остальное

(Патент РФ №2156825).

Сплав относится к высоколегированным титановым сплавам. Из него изготавливают прутки, профили, трубы, поковки, штамповки, в том числе крупногабаритные, плиты, силовые детали фюзеляжа, крыла.

Недостатком сплава является невысокий уровень прочностных свойств.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание титанового сплава, обладающего повышенными прочностными характеристиками.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе титана, содержащий железо, олово, титан, отличающийся тем, что дополнительно содержит кобальт, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олово 10,0-12,0
железо 13,0-16,0
кобальт 14,0-17,0
титан остальное

Предлагаемый сплав можно использовать для изготовления силовых деталей корпуса и лопаток вентилятора и компрессора низкого давления.

Авторами было установлено, что дополнительное введение в предлагаемый сплав β-стабилизирующего эвтектоидообразующего легирующего элемента - кобальта в больших количествах, увеличение содержания железа способствует протеканию эвтектоидной реакции и выделению мелкодисперсных интерметаллидных упрочняющих фаз при проведении термомеханической обработки, что повышает уровень механических свойств сплава.

Совместное содержание железа и кобальта в сплаве способствует образованию комплексного интерметаллидного соединения Ti(Fe, Co) как в форме первичных кристаллов, так и в составе мелкодисперсной равномерно распределенной эвтектики, позволяющего существенно повысить прочность сплава, не приводя к значительному падению его пластичности.

Введение олова в сплав в повышенном количестве приводит к формированию особой структуры, характеризующейся более грубыми, округлыми формами. Такая структура обладает пониженным содержанием микроконцентраторов напряжений и препятствует зарождению усталостных трещин, что способствует сохранению уровня пластичности в сплаве.

Примеры осуществления

Пример 1. Предлагаемый сплав в виде слитков выплавляли методом тройного вакуумно-дугового переплава. Затем слитки подвергали термомеханической обработке путем всесторонней ковки в изотермических условиях и последующей термической обработки.

Примеры 2 и 3 аналогичны примеру 1.

В таблице 1 приведено содержание легирующих элементов выплавленных слитков предлагаемого сплава и сплава-прототипа. В таблице 2 приведены механические свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

Технический результат - в предлагаемом сплаве пределы прочности и текучести повысились на 15-20% при сохранении удовлетворительного уровня пластичности.

Использование предлагаемого сплава на основе титана повысит надежность и ресурс работы лопаток вентилятора и компрессора низкого давления.

Таблица 1
№ п/п Содержание легирующих элементов, мас.%
Ti Fe Co Sn Al V Cr Mo В
1 остальное 13,0 14,0 10,0 - - - - -
2 "-" 14,5 15,5 11,0 - - - - -
3 "-" 16,0 17,0 12,0 - - - - -
Прототип "-" 1,6 - 3,0 3,0 17,2 3,0 1,7 0,012
Таблица 2
№ п/п Предел прочности при 20°С, σB, МПа Предел текучести при 20°С, σ0,2, МПа Относительное удлинение при 20°С, δ, %
1 1570 1480 6,4
2 1610 1500 6,1
3 1640 1530 5,8
Прототип 1380 1250 9,0

Сплав на основе титана, содержащий железо, олово, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кобальт, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олово 10,0-12,0
железо 13,0-16,0
кобальт 14,0-17,0
титан остальное


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу изготовления композитного материала из сплавов на основе никелида титана. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к титановым сплавам с высокой коррозионной стойкостью. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к титановой пластине с превосходной обрабатываемостью. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению слитка псевдо -титановых сплавов. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства распыляемых мишеней. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам производства распыляемых мишеней. .

Изобретение относится к медицинской технике. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к титановым сплавам, пригодным для работы в неокисляющейся среде. .

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.

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 области металлургии, в частности, сплавам на основе титаналюминидов, предпочтительно на основе (TiAl), полученных порошковой или пирометаллургией
Изобретение относится к области металлургии титановых сплавов и может быть использовано для изготовления деталей узлов ракетных двигателей, работающих в условиях высоких нагрузок при температурах до 800°С, в том числе длительное время
Изобретение относится к области металлургии титановых сплавов и может быть использовано для изготовления деталей узлов ракетных двигателей, работающих в условиях высоких нагрузок при температурах до 800°С, в том числе длительное время
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к деталям рабочего колеса, которые используются в изделиях топливной системы жидкостных ракетных двигателей
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления полуфабрикатов и изделий из бета-титановых сплавов путем термомеханической обработки, сопровождающейся изменением свойств материала
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, используемых в медицине для изготовления деталей эндопротезов и имплантатов, предназначенных для применения в ортопедии, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии
Изобретение относится к области металлургии, а именно к разработке новых нерадиоактивных материалов, и может быть использовано в атомной энергетической промышленности

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей
Изобретение относится к области металлургии, а именно к функциональным металлическим сплавам на основе титана и способу их обработки и может быть использовано для сверхупругих элементов конструкций, а также в хирургии и ортопедической имплантологии

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термомеханическим исполнительным механизмам, предназначенным для преобразования тепловой энергии в механическую
Наверх