Способ изготовления деталей из титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической деформации ответственных силовых деталей: лопасти компрессоров ГТД, валы, роторы и т.д. Из титанового сплава ВТ8 изготавливают деталь методом сверхпластической деформации при температуре от 850 до 950°C и скоростях деформации 10-4 с-1. На готовую деталь после сверхпластической деформации методом ионно-плазменного напыления наносят покрытие TiC+TiN. Затем осуществляют термическую обработку при температуре от 850 до 900°C с выдержкой при температуре от 400 до 550°C. Изобретение позволяет повысить износостойкость и снизить коэффициент трения в зонах контакта трущихся поверхностей деталей вала компрессора ГТД.

 

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

Титановые сплавы, обладающие высокой удельной конструкционной прочностью и коррозионной стойкостью, используются для изготовления широкой номенклатуры изделий, а технологический процесс сверхпластической формовки позволяет существенно расширить область применения титановых сплавов. Спектр производимых изделий включает в себя лопасти сложных форм, фланцы, полые цилиндры, детали вала и ротора газотурбинных двигателей и т.д.

Во время эксплуатации вышеупомянутые изделия подвергаются влиянию очень высоких и низких температур, очень больших нагрузок на конструкцию, подвержены к разрушению, высоким коэффициентам трения, влиянию агрессивных сред и т.д. Сверхпластическая деформация (формовка) дает возможность сократить расходы на дорогостоящие сплавы, а также упрощает обработку. Эффективность процесса увеличивается за счет использования наноструктурных элементов, при этом прочность конструкции может быть увеличена на 10…15%.

Некоторые из высокопрочных жаропрочных титановых сплавов применяются в изготовлении деталей вала компрессора, газотурбинных двигателей, в частности для самолетов серии ИЛ-96-300. К ним предъявляются повышенные требования по износостойкости, снижению коэффициента трения, улучшению адгезии и т.д. В связи с этим разрабатываются новые методы и средства для повышения срока службы деталей вала, выполненных из титанового (α+β) - сплава ВТ8.

Известны способы изготовления деталей компрессора ГТД из эвтектоидных титановых сплавов (ВТ3-1, ВТ6, ВТ22 и др.) методом сверхпластической деформации (формовки) и диффузионной сварки (А.с. СССР №1577378, C22F 1/04, 1988; А.с. СССР №1759583, В23К 20/14, 1990; патент США №4582244, 1985; European Patent №0568201, 1993).

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2569441, В23К 20/14, 2015, которое было принято авторами за ближайший аналог.

Недостатком данного способа является то, что при использовании титановых заготовок из сплава ВТ8 применяемая технология изготовления деталей вала компрессора ГТД не позволяет добиться достаточной износостойкости и необходимого коэффициента трения в зонах контакта трущихся поверхностей деталей вала.

Это связано с тем, что при повышении температуры возникает вероятность потери износостойкости при более высоких температурах, в вакууме, смене давлений и состава газовой среды.

Технической задачей является улучшение износостойкости, улучшение адгезии, снижение коэффициента трения изготовляемых деталей вала компрессора ГТД из титанового (α+β) - сплава ВТ8 за счет нанесения покрытия TiC+TiN.

Способ осуществляется следующим образом.

Для изготовления деталей вала компрессора по разработанной ранее технологии изготавливают слитки из партии титанового сплава ВТ8. Далее проводят горячую сверхпластическую деформацию (газовая формовка на основе сверхпластичности) при температуре от 850 до 950°С и скорости деформации 10-4c-1. Затем методом ионно-плазменного напыления наносится покрытие (TiC+TiN). После этого проводят термическую обработку готовых деталей вала компрессора. С целью оптимизации параметров термической обработки температура варьировалась от 850 до 900°С и продолжительность выдержки от 400 до 550°С.

Таким образом, на поверхности деталей вала компрессора образуется поверхность конденсата покрытия (TiC+TiN), которая наряду с образованием вторичной (α+β) - фазы твердого раствора позволяет существенно повысить (на один - два порядка) износостойкость изготовляемых деталей вала компрессора ГТД и уменьшить коэффициент трения трущихся деталей.

Способ изготовления детали из титанового сплава ВТ8, включающий сверхпластическую деформацию детали при температуре от 850 до 950°C и скорости деформации 10-4 с-1 и последующую термическую обработку при температуре от 850 до 900°C с выдержкой при температуре от 400 до 550°C, отличающийся тем, что после сверхпластической деформации на деталь осаждают лигатуру TiC+TiN посредством ионно-плазменной конденсации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для формирования покрытий путем импульсно-периодического плазменного осаждения, а также для изменения механических, химических, электрофизических свойств приповерхностных слоев материалов.
Изобретение относится к ионной химико-термической обработке и может быть использовано в машиностроении, двигателестроении, металлургии и изготовлении инструментов.

Изобретение относится к способу ионной имплантации поверхностей детали из конструкционной стали и может быть использовано в машиностроении для повышения эксплуатационных свойств деталей машин и механизмов.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам химико-термической обработки деталей из легированных инструментальных сталей, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения режущего инструмента.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из сплава на основе титана, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, в том числе деталей, работающих в парах трения.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из сплава на основе никеля, и может быть использовано для изготовления деталей и узлов горячего тракта газотурбинных авиационных двигателей, стационарных газотурбинных установок и других изделий, работающих при высоких температурах.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из сплава на основе кобальта, и может быть использовано для изготовления деталей и узлов горячего тракта газотурбинных авиационных двигателей, стационарных газотурбинных установок и других изделий, работающих при высоких температурах.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам химико-термической обработки деталей из титана, и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин, в том числе деталей, работающих в парах трения.

Изобретение относится к ионно-лучевой вакуумной технологии получения материалов со специальными свойствами, в частности к способу поверхностной обработки углеродистой стали, и может быть использовано для изготовления деталей машин и механизмов, работающих в сложных условиях.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке изделий из инструментальных сталей. Для увеличения глубины азотируемого слоя за короткий промежуток времени, повышения износостойкости перетачиваемого инструмента, изготовленного из отожженной заготовки, инструмент нагревают в вакуумной камере в среде аргона при давлении 0,2-0,67 Па до температуры не ниже 450° и не выше Ac1-(50-70)°C с обеспечением ионной очистки поверхности, затем при указанной температуре нагрева осуществляют ионно-плазменное азотирование в плазме азота или смеси газов аргона и азота с концентрацией азота не менее 20% путем двухступенчатого вакуумно-дугового разряда, при этом сила тока дуги составляет (80-100)±0,5А, а сила тока дополнительного анода - (70-90)±0,5 А при подаче на инструмент напряжения смещения в диапазоне от -50 В до -900 В в течение 0,5-2 час, охлаждение ведут в камере, а закалку и отпуск проводят по стандартному режиму для данной стали с получением азотированного слоя глубиной 2-2,5 мм.

Изобретение относится к стальному листу с защитным противокоррозионным покрытием и способу его изготовления и может быть использовано для производства деталей для автомобиля.

Изобретение относится к способу ионной имплантации поверхностей детали из конструкционной стали и может быть использовано в машиностроении для повышения эксплуатационных свойств деталей машин и механизмов.

Изобретение относится к области ионнолучевой вакуумной обработки материалов, в частности к способу ионной имплантации поверхностей деталей из конструкционной стали, и может быть использовано в машиностроении для повышения износостойкости деталей машин и механизмов.

Изобретение относится к производству изделий из композиционных материалов с металлической или карбидно-металлической матрицами, а также из керметов. Устройство для объемного металлирования заготовок содержит основные нагреватели, расположенные вокруг наружной реторты, и дополнительный нагреватель для подогрева тиглей с металлом, внутреннюю реторту замкнутого объема с размещенными внутри нее металлируемыми заготовками и тиглями с металлом, реактор проточного типа, теплоизоляцию из пористых углеграфитовых материалов и пневмо-газо-вакуумную систему.

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе кобальта, предназначенных для получения износостойких покрытий с высокой микротвердостью, полученных методами гетерофазного переноса.

Изобретение относится к формированию покрытий на медных электрических контактах и может быть использовано в электротехнике. Способ включает электрический взрыв композиционного электрически взрываемого проводника, состоящего из двухслойной плоской медной оболочки массой 60-360 мг и сердечника в виде порошка диборида титана массой, равной 0,5-2,0 массы оболочки, формирование из продуктов взрыва импульсной многофазной плазменной струи, оплавление ею поверхности медного электрического контакта при поглощаемой плотности мощности 4,5-6,5 ГВт/м2, осаждение на поверхность продуктов взрыва, формирование на ней композиционного покрытия системы TiB2-Cu и последующую импульсно-периодическую электронно-пучковую обработку поверхности покрытия при поглощаемой плотности энергии 40-60 Дж/см2, длительности импульсов 150-200 мкс и количестве импульсов 10-30 имп.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным прецизионным сплавам на основе никеля для получения покрытий микроплазменным или холодным сверхзвуковым напылением.

Изобретение относится к области получения материалов, пригодных для формирования высокотемпературных эрозионно-стойких защитных покрытий на особожаропрочные конструкционные материалы (углерод-углеродные и углерод-керамические композиционные материалы, графиты, сплавы на основе тугоплавких металлов), широко применяемые в авиакосмической, ракетной и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-металлургической отраслях промышленности, а также в авиатехнике для создания изделий и элементов конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред, в частности форсунок, тиглей, деталей тепловых узлов, высокотемпературных турбин и летательных аппаратов, испытывающих значительные механические нагрузки при эксплуатации.

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на металлические поверхности, в частности, к технологии импульсного электровзрывного нанесения беспористых композитных покрытий системы TiB2-Cu с применением в качестве взрываемого проводника композиционного электрически взрываемого материала, представляющего собой двухслойную медную фольгу с заключенной в ней порошковой навеской диборида титана, и может быть использовано в электротехнике для формирования контактных поверхностей с высокой электроэрозионной стойкостью.

Изобретение относится к способe получения износостойкого многослойного покрытия для режущего инструмента и может быть использовано в металлообработке. Наносят ионно-плазменное многослойное покрытие.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической деформации ответственных силовых деталей: лопасти компрессоров ГТД, валы, роторы и т.д. Из титанового сплава ВТ8 изготавливают деталь методом сверхпластической деформации при температуре от 850 до 950°C и скоростях деформации 10-4 с-1. На готовую деталь после сверхпластической деформации методом ионно-плазменного напыления наносят покрытие TiC+TiN. Затем осуществляют термическую обработку при температуре от 850 до 900°C с выдержкой при температуре от 400 до 550°C. Изобретение позволяет повысить износостойкость и снизить коэффициент трения в зонах контакта трущихся поверхностей деталей вала компрессора ГТД.

Наверх