Способ изготовления деталей из титановых псевдо - α - сплавов

Изобретение может быть использовано для получения сверхпластической штамповкой изделий сложной формы. Осуществляют вакуумно-дуговую выплавку слитка из сплава ВТ20 и изготовление детали сверхпластической деформацией слитка при скорости деформации 10-4 с-1 с последующими термической обработкой. При вакуумно-дуговой выплавке слитка в состав сплава вводят лигатуру (Ti-Al-Gd). Сверхпластическую деформацию производят при температуре от 800 до 900°С, а термическую обработку - при температуре от 800 до 850°С с последующей выдержкой при температуре от 400 до 500°С до получения (α+β)-фазы титанового сплава. Изобретение обеспечивает повышение прочностных свойств, модуля упругости и коррозионной стойкости деталей из титанового псевдо - α - сплава ВТ20 за счет выбора состава его легирования.

 

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

В этом отношении титановые сплавы, обладающие высокой удельной прочностью и коррозионной стойкостью, являются наиболее широко используемыми конструкционными материалами, особенно в авиационном и ракетно-космическом машиностроении.

Спектр произведенных изделий включает лопасти сложных форм, фланцы, полые цилиндры, элементы панелей, мотогондолы, люки, двери и т.д. Во время эксплуатации вышеупомянутые изделия подвергаются влиянию высоких и низких температур, больших нагрузок на элементы конструкции, влиянию агрессивных сред и т.д. Все эти задачи могут быть эффективно решены путем внедрения высокоэффективных и малоотходных технологий производства металлических деталей и изделий, работающих на основе использовании эффекта сверхпластичности. Штамповка (формовка) в условиях сверхпластичности дает возможность упростить процесс изготовления отдельных деталей и изделий элементов конструкции ЛА, а также сократить технологические расходы.

Некоторые из высокопрочных титановых сплавов применяются в изготовлении элементов конструкции летательных аппаратов, в частности самолеты серии «СУ», (лонжероны, панели мотогондол, люков, дверей и т.д.). В связи с этим разрабатываются новые методы и средства для повышения срока службы элементов конструкций, выполненных из титановых псевдо - α - сплавов.

Псевдо - α - сплавы содержат небольшие количества алюминия и малые концентрации β-стабилизаторов, что позволяет им сохранить при операции формовки высокую технологичность, близкую к технологичности чистого титана. Эти сплавы хорошо свариваются всеми видами сварки, к тому же они дешевле всех других разновидностей титановых сплавов, что делает их предпочтительней при производстве изделий массового или серийного производства. К недостаткам титановых псевдо - α - сплавов можно отнести недостаточную прочность и склонность к водородной хрупкости.

Известны способы изготовления деталей 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, В23K 20/14, 1990; патент США №4582244, 1985; European Patent №0568201, 1993).

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2569441, В23K 20/14, 2015, которое было принято авторами за ближайший аналог.

Недостатком данного способа является то, что при использовании заготовок из титанового псевдо - α - сплава ВТ20, применяемая технология не позволяет получить необходимые прочностные характеристики готовых деталей и изделий.

Это связано с тем, что в этих условиях формовки получается минимальное растворное состояние α-фазы, в связи с чем временное сопротивление разрыву микроструктуры сплава ВТ20 существенно снижается с повышением температуры.

Технической задачей является повышение прочностных свойств, модуля упругости, коррозионной стойкости деталей из титанового псевдо - α - сплава ВТ20, за счет выбора дополнительного, оптимального для данной технологии, состава легирования.

Способ осуществляется следующим образом.

Для изготовления деталей и изделий в способе, заключающемся в том, что слитки для изготовления деталей выплавляют вакуумно-дуговым методом, а детали изготавливают сверхпластичной деформацией при заданных температурах и скоростях деформации 10-4 с-1 с последующей термической обработкой при определенных температурах и выдержкой, вакуумно-дуговую выплавку слитков производят с дополнительными химическими элементами легирования (Ti-Al-Gd), сверхпластическую деформацию производят при температуре от 800 до 900°С, а термическую обработку при температуре от 800 до 850°С и продолжительности выдержки от 400 до 500°С.

Структурный анализ показал, что растворный состав крупнозернистой α-фазы превратился в мелкозернистую структуру по краям α-фазы, что характерно для титановых (α+β)-сплавов. Таким образом, благодаря введению в химический состав псевдо - α - сплава ВТ20 дополнительных легирующих элементов (Ti-Al-Gd) повышаются прочностные характеристики, модуль упругости и коррозионная стойкость, что делает возможным производить детали и изделия элементов летательных аппаратов из дешевых псевдо - α - сплавов, и при этом не снижая характеристик более прочных (α+β)-титановых сплавов.

Способ изготовления деталей из титанового псевдо - α - сплава, включающий вакуумно-дуговую выплавку слитка из сплава ВТ20, изготовление детали сверхпластической деформацией слитка при заданных температуре и скорости деформации 10-4 с-1 с последующими термической обработкой при определенных температурах и выдержкой, отличающийся тем, что при вакуумно-дуговой выплавке слитка в состав сплава вводят лигатуру (Ti-Al-Gd), сверхпластическую деформацию производят при температуре от 800 до 900°С, а термическую обработку - при температуре от 800 до 850°С с последующей выдержкой при температуре от 400 до 500°С до получения (α+β)-фазы титанового сплава.



 

Похожие патенты:
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.

Изобретение может быть использовано при изготовлении диффузионной сваркой приборов фотоники, в частности при соединении пьезокристаллических преобразователей и акустооптических кристаллов.

Изобретение может быть использовано для производства двухслойных изделий. Осуществляют нагрев в камере двух уложенных друг на друга листовых заготовок и их диффузионную сварку за счет приложения давления газа на внешние поверхности с обеих сторон заготовок.
Изобретение относится к получению деталей газотурбинных двигателей из титанового псевдо-β-сплава с лигатурой Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe. Проводят дополнительное легирование титанового сплава псевдо-β-сплава с лигатурой Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe редкоземельным металлом.
Изобретение может быть использовано для изготовления лопатки компрессора из высокопрочного титанового сплава ВТ6 на основе эвтектоидной системы легирования. Проводят горячую газовую формовку слитка со сверхпластической деформацией при температуре от 870 до 1000°С и скорости деформации 10-4c-1.

Изобретение может быть использовано для получения сварных конструкций из разнородных металлических материалов, в частности переходника титан-алюминий. Заготовка для проведения последующей диффузионной сварки в условиях горячего изостатического прессования содержит размещенные в капсуле титановую и алюминиевую заготовки.

Изобретение может быть использовано для получения сварных конструкций из разнородных металлических материалов, в частности из титановых сплавов и нержавеющей стали.

Изобретение может быть использовано для изготовления биметаллического изделия, выполненного из литого интерметаллидного сплава на основе Ni3Al и дисперсионно-твердеющего никелевого сплава.

Термическая печь может быть использована для формирования композиционных материалов и изделий путем диффузионной сварки стеклянного и металлического узлов заготовок.

Изобретение может быть использовано для высокотемпературной обработки стержневых деталей, в том числе для формирования композиционных, например стеклометаллических, материалов и изделий путем диффузионной сварки стеклянного и металлического узлов-заготовок.
Изобретение может быть использовано для изготовления лопатки компрессора из высокопрочного титанового сплава ВТ6 на основе эвтектоидной системы легирования. Проводят горячую газовую формовку слитка со сверхпластической деформацией при температуре от 870 до 1000°С и скорости деформации 10-4c-1.
Изобретение может быть использовано для изготовления методом сверхпластической деформации ответственных силовых деталей из титанового сплава ВТ6, в частности шпангоутов, люков, обтекателей.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки ответственных силовых деталей.

Изобретение относится к приводному валу, в частности к приводному валу для транспортных средств, изготовленному посредством гидроформовки. Гидроформованная труба (200) приводного вала содержит первую концевую часть (202), вторую концевую часть (214), среднюю часть (208), по меньшей мере частично представляющую собой образованную дугой окружности поверхность вращения и по меньшей мере участок средней части, диаметр которого больше диаметра первой и второй концевых частей (202, 214), первый переходный участок (204), первое сужение (206), второе сужение (210) и второй переходный участок (212).
Изобретение может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической формовки при изготовлении ответственных силовых деталей, в частности шпангоутов, силовых нервюр, балок шассийных и т.д.

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 при изготовлении сверхпластической формовки изделий сложной формы, в частности лопаток компрессора. Изготавливают лопатки компрессора из высокопрочного титанового сплава ВТ6 на основе эвтектоидной системы легирования.

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.

Способ может быть использован при изготовлении титановых конструкций методом сварки трением с перемешиванием. Соединяют сваркой титановые листы (802, 804) с образованием заготовки, имеющей несколько литых зон швов (918).

Изобретение может быть использовано для получения сверхпластической штамповкой изделий сложной формы. Осуществляют вакуумно-дуговую выплавку слитка из сплава ВТ20 и изготовление детали сверхпластической деформацией слитка при скорости деформации 10-4 с-1 с последующими термической обработкой. При вакуумно-дуговой выплавке слитка в состав сплава вводят лигатуру. Сверхпластическую деформацию производят при температуре от 800 до 900°С, а термическую обработку - при температуре от 800 до 850°С с последующей выдержкой при температуре от 400 до 500°С до получения -фазы титанового сплава. Изобретение обеспечивает повышение прочностных свойств, модуля упругости и коррозионной стойкости деталей из титанового псевдо - α - сплава ВТ20 за счет выбора состава его легирования.

Наверх