Способ изготовления деталей из титановых сплавов


 


Владельцы патента RU 2614919:

Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (RU)

Изобретение может быть использовано для изготовления методом сверхпластической деформации ответственных силовых деталей из титанового сплава ВТ6, в частности шпангоутов, люков, обтекателей. Предварительно проводят электролитическую модификацию сплава никелем. Нагревают сплав до температуры 926°C, а газовую формовку осуществляют при температуре 815°C и скорости деформации 2⋅10-3 с-1 до достижения равного соотношения α- и β-фаз микроструктуры сплава. Способ обеспечивает улучшение механических свойств готовых изделий за счет улучшения морфологии и реологических характеристик исходного материала.

 

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам получения деталей или изделий с регламентируемой структурой, и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки изделий сложной формы.

Задача получения определенного распределения структуры материала по объему изделия решается обычно на основании большого практического опыта и результатов специально проводимых экспериментов. Одним из успешно применяемых путей получения стабильно заданной структуры материала в изделиях массового производства является использование эффекта сверхпластичности при формовке титановых сплавов.

В течение последних десятилетий был достигнут значительный прогресс в изучении сверхпластичности титановых сплавов. Вследствие этого в литературе было опубликовано много примеров успешной формовки сплавов Ti-6Al-4V (Российский аналог ВТ6). В настоящее время установлено, что эти сплавы могут стать сверхпластичными при деформации при 926°С, скорости деформации 2⋅10-4 с-1, размере зерна меньше 10 мкм и небольших давлениях инертного газа аргона (порядка 1…4 МПа). Сплавы Ti-6Al-4V (ВТ6) имеют хорошую коррозионную стойкость, высокую удельную прочность, а также отличное сопротивление усталости и сопротивление на излом. Эти свойства идеально подходят для материалов, которые могут быть использованы в авиационно-, ракетно-космическом машиностроении.

Однако, чтобы сделать эти сплавы коммерчески более привлекательными, необходимо понизить температуру сверхпластической деформации (формовки), что обеспечивает существенное снижение энергозатрат, уменьшение времени технологического процесса, увеличение количества изготавливаемых деталей и т.д. Для этого могут быть использованы элементы, такие как Fe, Ni, Со, Mo и V.

В данном конкретном случае не было изучено влияние деформации, скорости и температуры на величину фазы и ее последующий рост в процессе сверхпластической формовки. Кроме того, микроструктурные особенности этих сплавов не были исследованы должным образом. Во время сверхпластической деформации (формовки) происходит микроструктурная эволюция. Такая эволюция оказывает существенное влияние на механические свойства Ni модифицированного сплава Ti-6Al-4V (ВТ6). Вследствие этого необходимо дополнительное экспериментирование для более детального изучения взаимосвязи между механическими свойствами и микроструктурными особенностями Ni модифицированного сплава Ti-6Al-4V (ВТ6).

Известны способы изготовления крупногабаритных штамповок из титановых сплавов (ВТ3-1, ВТ6, ВТ22 и др.) методом сверхпластической деформации (А.С. СССР 1577378, C22F 1/04, 1988; А.С. СССР 1759583, B23K 20/14, 1990; патент США №3996019, 1980; патент США №4361262, 1986 и др.)

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту США №3920175, 1977, которое было принято авторами за ближайший аналог.

Недостатком данного способа является то, что применяемая технология получения титановых заготовок из сплава Ti-6Al-4V (ВТ6) не позволяет добиться необходимой прочности готовых изделий (коррозионная стойкость, высокая удельная прочность, сопротивление на излом). Это связано с тем, что для Ni модифицированного сплава Ti-6Al-4V (ВТ6) эффективное динамическое изменение фазового размера происходит неравномерно для обеих α- и β-фаз, так как объемная доля β-фазы возрастает с повышением температуры и она значительно мягче α-фазы.

Технической задачей является улучшение механических свойств готовых изделий (шпангоуты, обтекатели, люки, элементы оперения) из Ni модифицированного сплава ВТ6 за счет улучшения морфологии и реологических характеристик исходного материала.

Способ осуществляется следующим образом. Изготавливают детали из титанового сплава ВТ6 методом сверхпластической деформации (формовки) при температуре 926°С и заданной скорости деформации. Предварительно производят электролитическую Ni модификацию сплава, после достижения температуры 926°С, соответствующей температуре рекристаллизации титанового сплава ВТ6, его охлаждают, а формовку производят при температуре 815°С и скорости деформации 2⋅10-3 c-1 до достижения равного соотношения α- и β-фаз микроструктуры сплава.

Экспериментальные исследования показали, что использование легирующих элементов, таких как Fe, Ni, Со, Mo и V, не только уменьшает оптимальную температуру формовки, но и увеличивает объемную долю хорошо деформируемой β-фазы. Наличие такой β-фазы необходимо для сверхпластической формовки (α+β) - титановых сплавов. Так как объемная доля β-фазы увеличивается, то напряжение текучести уменьшается при всех скоростях деформации. Уменьшение напряжения текучести может быть вызвано увеличением количества более мягкой β-фазы, что создает условия для зернограничного проскальзывания (скольжения). Также при этом существенно снижается образование полостей. При этом размер и структура α-фазы не сильно меняется во время сверхпластической деформации, она остается относительно мелкой и равноосной. Это связано с низкой диффузионной способностью α-фазы.

Способ изготовления деталей из титанового сплава ВТ6 методом сверхпластической деформации, включающий газовую формовку деталей при заданных температуре и скорости деформации, отличающийся тем, что предварительно проводят электролитическую модификацию сплава никелем, затем нагревают его до температуры 926°C, а газовую формовку осуществляют при температуре 815°C и скорости деформации 2⋅10-3 с-1 до достижения равного соотношения α- и β-фаз микроструктуры сплава.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления штамповок лопаток ГТД из титановых сплавов. Способ изготовления штамповок лопаток из титановых сплавов включает выдавливание заготовки в изотермических условиях при одинаковой температуре нагрева заготовки и штампа и последующую изотермическую штамповку выдавленной заготовки.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к горячей обработке давлением сплавов на основе интерметаллида титана, и может использоваться при изготовлении деталей газотурбинных двигателей.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения полуфабрикатов из двухфазных титановых сплавов, и может быть использовано в авиастроении и машиностроении.

Способ изготовления сварных титановых труб может быть использован в области машиностроения и предназначен для повышения прочности и циклической долговечности сварных титановых труб за счет оптимального выбора термомеханических параметров обработки трубных заготовок.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки ответственных силовых деталей.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам изготовления стержневых деталей с головками из титановых сплавов, и может быть использовано в авиационно-космической технике, а также химическом машиностроении, судостроении и автомобилестроении.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий из жаропрочных никелевых сплавов, применяемых в авиационной промышленности и в энергетическом машиностроении.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам обработки железоникелевого сплава. Заявлен способ обработки инварного сплава на основе системы железо-никель.

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке сплавов с памятью формы, и может быть использовано в медицине и технике. Способ обработки сплавов титан-никель с содержанием никеля 49-51 ат.% с эффектом памяти формы включает термомеханическую обработку заготовки, термомеханическое наведение эффекта памяти формы, разгружение и нагрев для восстановления формы.

Изобретение относится к обработке ванадиевых сплавов, легированных элементами IVB группы, содержащих элементы замещения Cr, W и элементы внедрения С, О, N в количестве не менее 0,04 мас.%.

Изобретение может быть использовано при изготовлении полых многослойных ячеистых изделий путем диффузионной сварки и сверхпластической формовки, в частности рабочих лопаток вентилятора турбомашины.

Изобретение может быть использовано при изготовлении полых, например, авиационных вентиляторных лопаток. На поверхность участков, не подвергаемых соединению при диффузионной сварке, наносят антиадгезионное покрытие.

Изобретение может быть использовано для получения металлических панелей из титановых сплавов. Изготавливают заготовки заполнителя из двух листов титанового сплава ВТ6 толщиной 1 мм с продольной формой прокатки.

Изобретение может быть использовано при изготовлении многослойных панелей методом, предусматривающим совмещение процесса сверхпластичной формовки и диффузионной сварки, например, в аэрокосмической промышленности.

Изобретение может быть использовано для изготовления многослойных металлических панелей в авиакосмическом машиностроении. Осуществляют сборку пакета путем локального соединения листов заполнителя и размещения их между обшивками.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно, к способам изготовления полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя (ГТД), состоящей из выполненных из титанового сплава обшивок и заполнителя.

Изобретение относится к способам изготовления слоистых изделий, состоящих из слоев сотовой структуры, а именно тонкостенных титановых сотовых заполнителей для многослойных изделий различной протяженностью с развитой поверхностью контактирования, например сотовых панелей, применяемых в авиационной и ракетно-космической промышленностях.

Изобретение относится к области изготовления слоистых листовых конструкций (панелей) из алюминиевых сплавов методом формовки-сварки и может быть использовано в авиационно-космической промышленности для производства радиаторов системы терморегулирования.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки ответственных силовых деталей.
Наверх