Сплав на основе титана



Сплав на основе титана
Сплав на основе титана

 


Владельцы патента RU 2614229:

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

Изобретение относится к металлургии, а именно к сплавам на основе титана для изготовления труб, используемым для теплопередающих элементов водяных парогенерирующих аппаратов атомных энергетических установок, нефтеперерабатывающей и нефтехимических предприятий. Сплав на основе титана содержит, мас %: алюминий 1,8-2,5, углерод 0,05-0,10, цирконий 2,0-3,0, железо 0,05-0,25, кремний 0,02-0,05, азот 0,01-0,04, кислород 0,03-0,10, водород 0,002-0,004, палладий 0,05-0,15, титан – остальное. Сплав характеризуется высокой стойкостью против общей, щелевой и питтинговой коррозии в солесодержащих средах с pH 2,5-4,0 и температурой до 250°C. 2 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к созданию свариваемых сплавов на основе титана, обладающих высокой стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии в окислительных средах в условиях высоких температур, в солесодержащих средах с pH 2,5-4,0 и температурой до 250°C.

Сплав предназначен для изготовления труб при использовании их в качестве теплопередающих элементов водяных парогенерирующих аппаратов атомных энергетических установок, нефтеперерабатывающей и нефтехимических предприятий.

Известен сплав на основе титана, содержащий, мас.%: рутений 0,005-0,10, палладий 0,005-0,10, никель 0,01-2,0, хром 0,01-2,0, ванадий 0,01-2,0, остальное титан (патент RU, 2464334, С22С 14/00, опубл. 28.06.2011).

Известен сплав на основе титана, содержащий молибден 2,0-3,0, палладий 0,1-0,2, тантал 6-8%, алюминий 0,1-0,2, остальное титан (патент RU, 2346071, С22С 14/00, опубл. 29.05.2007).

Недостатками этих сплавов является возникновение трещин в сварных соединениях.

Известен также сплав на основе титана, содержащий, мас.%: углерод 0,08, азот 0,03, водород 0,015, кислород 0,25, железо 0,25, палладий 0,12-0,25, титан - остальное (Grade 7 по ASTM B 265-98). Недостатком этого сплава является низкая прочность.

Известен также сплав на основе титана, содержащий, мас.%: алюминий 2,5-3,5, ванадий 2,0-3,0, палладий 0,04-0,08, углерод 0,08, азот 0,03, водород 0,015, кислород 0,18, железо 0,25, титан - остальное (Grade 17 по ASTM B 265-98). Недостатком этого сплава является склонность к растрескиванию сварных соединений в морской среде из-за повышенного содержания кислорода.

Никель, железо, хром, молибден, присутствующие в перечисленных сплавах, снижают свойства сварных швов.

Наиболее близким по технической сущности и содержанию ингредиентов является свариваемый сплав на основе титана (прототип), содержащий, мас.%: алюминий 1,8-2,5; цирконий 2,0-3,0, углерод 0,10; железо 0,25; кремний 0,12; азот 0,04; кислород 0,15; водород 0,006 (ГОСТ 19807-91, Титан и сплавы титановые деформируемые).

Недостатком этого сплава является склонность к питтинговой и щелевой коррозии при использовании их в качестве теплопередающих элементов водяных парогенерирующих аппаратов при повышенном солесодержании теплоносителя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание сплава, обладающего более высокой стойкостью против щелевой и питтинговой коррозии в окислительных средах в условиях высоких температур и средах с высоким солесодержанием при температуре до 250°C и pH 2,5-4,0.

Технический результат достигается за счет того, что сплав на основе титана, содержащий алюминий, цирконий, углерод, железо, кремний, азот, кислород, водород, дополнительно содержит палладий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий 1,8-2,5
Цирконий 2,0-3,0
Углерод 0,05-0,10
Железо 0,05-0,25
Кремний 0,02-0,05
Азот 0,01-0,04
Кислород 0,03-0,10
Водород 0,002-0,004
Палладий 0,05-0,15
Титан Остальное

Палладий в пределах 0,05-0,15 вводится для повышения стойкости против общей, щелевой и питтинговой коррозии в водных растворах хлоридов при температуре до 250°C и в окислительных средах в условиях высоких температур.

Палладий - наиболее эффективен для образования на поверхности титана устойчивой пассивной пленки.

Коррозионная стойкость титана зависит от образования пассивной пленки на поверхности элементов оборудования из титановых сплавов. Палладий обеспечивает более устойчивую пассивность сплава за счет снижения перенапряжения реакции выделения водорода. Вследствие этого электрохимический потенциал смещается в область устойчивой пассивности сплава и это исключает опасность питтингообразования и повышает стойкость против общей и щелевой коррозии.

Пример выполнения.

Были выплавлены слитки из заявляемого сплава и сплава-прототипа (таблица 1). Слитки ковали на плиты и прокатывали в листы толщиной 4,0 мм, из которых затем изготавливали образцы размером 4×35×35 мм для проведения коррозионных испытаний на общую, щелевую и питтнговую коррозию.

Коррозионные испытания проводили в автоклаве в среде 20% раствора NaCl при температуре 250°C в течение 2×103 часов.

Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Оценка склонности к щелевой коррозии произведена по результатам измерения потери массы более 8×10-4 г/см2час для известного сплава, 1×10-4 г/см2час для предлагаемого сплава.

Оценка склонности к питтингу выполнена визуально при осмотре поверхности образцов с использованием оптического микроскопа при двенадцатикратном увеличении. Выявляли размер обнаруживаемого поражения на предлагаемом сплаве, диаметр поражения 0,05 мм. На образце сплава-прототипа обнаружены питтинговые поражения поверхности в диаметре более 2,0 мм.

Оценка склонности к общей коррозии произведена по результатам изменения массы, которая составила 0,24 г для сплава - прототипа и (0,05÷0,12) г для предлагаемого сплава.

Представленные результаты показывают, что по стойкости против общей, щелевой и питтинговой коррозии предлагаемый сплав превосходит известный сплав.

Предлагаемый сплав увеличит ресурс изделий в солесодержащих растворах при температуре до 250°C в 8-10 раз.

Сплав на основе титана, содержащий алюминий, цирконий, углерод, железо, кремний, азот, кислород и водород, отличающийся тем, что он дополнительно содержит палладий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Алюминий 1,8-2,5
Углерод 0,05-0,10
Цирконий 2,0-3,0
Железо 0,05-0,25
Кремний 0,02-0,05
Азот 0,01-0,04
Кислород 0,03-0,10
Водород 0,002-0,004
Палладий 0,05-0,15
Титан Остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии, в частности к свариваемым литейным сплавам на основе титана и предназначенным для изготовления фасонных отливок литых и сварных гребных винтов, рабочих колес водометных движителей, насосов.

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к композиционным материалам на основе нитинола, и предназначено для изготовления деталей микромашин и механизмов, медицинских инструментов.

Изобретение относится к изготовлению расходуемого электрода для выплавки слитков титан-алюминиевых сплавов, содержащих 15-63 мас. % алюминия.
1. Способ относится к получению низкомодульного сплава на основе системы титан-ниобий селективным лазерным сплавлением и может найти применение в области аддитивных технологий в медицине в качестве материалов для имплантатов.
Изобретение относится к изготовлению композитных заготовок на основе титана. Способ включает приготовление шихты, содержащей отходы титановых сплавов, и компактирование шихты в заготовки путем прессования.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к титановым сплавам, предназначенным для использования в качестве высокопрочного конструкционного термически упрочняемого материала для изготовления деталей силовых конструкций авиационной и космической техники, энергетических установок, ракет, длительно работающих при температурах до 350°C.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к созданию конструкционных титановых сплавов, предназначенных для изготовления средненагруженных деталей, в том числе для набора планера воздушного судна, работающих длительно при температурах от -70 до +400°С.

Изобретение относится к мелкодисперсному получению порошка титана. Способ включает активирование исходного материала, гидрирование, измельчение полученного гидрида титана, термическое разложение гидрида титана в вакууме и измельчение образовавшегося титанового спека.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к титановым сплавам, используемым для изготовления силовых конструкций, длительно работающих при температурах до 350 °С.

Изобретение относится к способу получения сплава, содержащего титан, железо, хром и кремний, из водной суспензии частиц руд, содержащих соединения этих элементов, и устройству для его осуществления.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к жаропрочным сплавам на основе интерметаллидов титана и алюминия, и может быть использовано для изготовления методами литья или обработки давлением изделий, предназначенных для применения в конструкции авиационных газотурбинных двигателей и наземных энергетических установок. Сплав на основе гамма-алюминида титана содержит, мас. %: алюминий 29,0-33,0, ниобий 5,0-9,0, вольфрам 1,0-2,0, молибден 2,0-4,0, ванадий 1,0-3,0, бор 0,003-0,1, титан - остальное. Массовое соотношение молибдена и вольфрама в сплаве составляет 2:1. Сплав может дополнительно содержать железо в количестве от 0,003 до 0,3 мас. % и/или кислород в количестве от 0,003 до 0,15 мас. %. Техническим результатом изобретения является повышение абсолютных и удельных значений пределов прочности и текучести при температурах 20 и 750°С, а также повышение рабочей температуры сплава до 800°С за счет обеспечения термической стабильности структуры и высокого предела длительной прочности. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 пр.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе тинана, и может быть использовано при изготовлении тяжелонагруженных деталей и узлов, работающих при температуре до 600°С. Сплав на основе титана содержит, мас. %: алюминий 6,0-8,0, молибден - 0,4-1,3, олово - 1,5-3,5, цирконий 1,0-5,0, железо - 0,05-0,4, ниобий - 0,4-1,4, кремний - 0,1-0,4, тантал - 0,2-1,0, вольфрам - 0,3-1,3, бериллий - 0,01-0,15, титан - остальное. Сплав характеризуется высокими значениями кратковременной прочности при температурах 20°С и 600°С. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для использования в качестве высокопрочного конструкционного термически упрочняемого материала. Сплав на основе титана содержит, мас.%: алюминий 1,5-4,5; ванадий 13,5-19,0; хром 2,0-5,0; олово 2,0-4,0; молибден 0,5-2,5; цирконий 0,5-2,5; ниобий 0,01-0,40; иттрий 0,005-0,150; титан и примеси - остальное. Сплав характеризуется высокими значениями пластичности, термической стабильности и предела ползучести в термически упрочненном состоянии при сохранении значений вязкости разрушения. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.
Наверх