×
25.08.2017
217.015.bf68

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЛУФАБРИКАТОВ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к способу обработки полуфабрикатов из титановых сплавов преимущественно с двухфазной структурой, и может быть использовано в авиационной технике и машиностроении. Заявлен способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов с двухфазной структурой. Способ включает нагрев в β-области и деформацию, охлаждение до температуры (α+β)-области, последующие нагрев и деформацию, окончательное охлаждение. Нагрев до температуры β-области проводят со скоростью 1-20°С/мин, затем осуществляют выдержку в течение 1-8 ч, а деформацию проводят со степенью 70-98% в процессе охлаждения до температуры на 40-200°С ниже температуры полиморфного превращения. Затем осуществляют последующие нагрев до температуры в интервале температур на 50°С ниже и на 30°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и деформацию со степенью 10-50% в процессе охлаждения до температуры на 60-200°С ниже температуры полиморфного превращения, после чего нагрев ведут до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и осуществляют выдержку в течение 2-30 мин, а деформацию проводят со скоростью 0,5-50 мм/с с натяжением полуфабриката с усилием 3-35 кг/мм в процессе охлаждения до температуры на 100-400°С ниже температуры полиморфного превращения. Повышается трещиностойкость материала. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу обработки полуфабрикатов из титановых сплавов преимущественно с двухфазной структурой, и может быть использовано в авиационной технике и машиностроении.

Известен способ термопластической обработки титановых сплавов (Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. М.: Металлургия, т. 2, 1969, с. 1153), заключающийся в нагреве до температуры на 50-100°С ниже температуры полиморфного превращения, деформации со степенью 50-65%, охлаждении в воде со скоростью 3000-3600°С/мин, повторном нагреве со скоростью 60-70°С/мин до 500-550°С, выдержке 10 ч при этой температуре и окончательном охлаждении со скоростью 60-70°С/мин.

Однако после такой обработки прочностные характеристики материала остаются на невысоком уровне. Так, например, прочность при двухосном растяжении гладких образцов (σвд) и образцов с надрезом (σвдн), а также относительное удлинение (δ) составляют 110-115, 95-100 кгс/мм2 и 7-10% соответственно.

Известен также способ термомеханической обработки двухфазных титановых сплавов (Патент RU 2285740 C1, кл. C22F 1/18, опубл. 20.10.2006), заключающийся в том, что перед деформацией проводят термическую обработку, которая включает закалку с температуры полиморфного превращения минус 10°С в воду и высокотемпературное старение при температуре 675-700°С в течение 4 ч с охлаждением на воздухе, а после интенсивной пластической деформации осуществляют экструдирование заготовки в несколько проходов при температуре 300°С с коэффициентом вытяжки не менее 1,2. Такой способ обработки технически сложен в осуществлении из-за сильного упрочнения металла путем термообработки перед деформацией и не обеспечивает высоких характеристик трещиностойкости.

За прототип взят способ обработки полуфабрикатов из титановых сплавов (Авторское свидетельство SU 1154968, кл. C22F 1/18, опубл. 10.10.2015) преимущественно с двухфазной структурой, включающий нагрев в β-области, деформацию, охлаждение до температуры (α+β)-области, повторные нагрев и деформацию, окончательное охлаждение, причем с целью повышения механических свойств нагрев до температуры β-области проводят со скоростью 2-10°С/мин, затем осуществляют выдержку в течение 1-5 ч, а деформацию проводят со степенью 85-98% в процессе охлаждения до температуры на 70-200°С ниже температуры полиморфного превращения, повторный нагрев ведут со скоростью 20-30°С/мин и выдерживают в течение 3-15 мин, а повторную деформацию проводят с натяжением полуфабриката усилием 5-25 кг/см2 в процессе охлаждения до температуры на 150-350°С ниже температуры полиморфного превращения.

Однако скорость роста трещины усталости после такого способа обработки полуфабрикатов из титановых сплавов находится на недостаточном уровне.

Техническим результатом является повышение трещиностойкости материала, а именно снижение скорости развития и распространения трещин.

Технический результат достигается способом обработки полуфабрикатов из титановых сплавов с двухфазной структурой, включающим нагрев в β-области и деформацию, охлаждение до температуры (α+β)-области, последующие нагрев и деформацию, окончательное охлаждение, и отличается тем, что нагрев до температуры β-области проводят со скоростью 1-20°С/мин, затем осуществляют выдержку в течение 1-8 ч, а деформацию проводят со степенью 70-98% в процессе охлаждения до температуры на 40-200°С ниже температуры полиморфного превращения, затем осуществляют последующие нагрев до температуры в интервале температур на 50°С ниже и на 30°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и деформацию со степенью 10-50% в процессе охлаждения до температуры на 60-200°С ниже температуры полиморфного превращения, после чего нагрев ведут до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и осуществляют выдержку в течение 2-30 мин, а деформацию проводят со скоростью 0,5-50 мм/с с натяжением полуфабриката с усилием 3-35 кг/мм2 в процессе охлаждения до температуры на 100-400°С ниже температуры полиморфного превращения.

Предпочтительно, нагрев в β-области проводят при температуре на 100-280°С выше температуры полиморфного превращения, а деформацию проводят со скоростью 0,5-100 мм/с.

Предпочтительно, после нагрева до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения деформацию проводят со степенью 60-90%, а окончательное охлаждение со скоростью 3-40°С/мин.

Положительный эффект способа обусловлен следующим. В процессе нагрева со скоростью 1-20°С/мин и выдержки 1-8 ч создается гомогенный β-твердый раствор. При деформации 70-98% в процессе охлаждения до (α+β)-области до температуры 40-200°С ниже температуры полиморфного превращения происходит дробление β-зерен и рекристаллизация на месте при деформации в β-области и горячий наклеп при переходе деформации к температуре (α+β)-области. Последующий нагрев до температуры в интервале температур на 50°С ниже и на 30°С выше температуры полиморфного превращения со скоростью 10-50°С/мин и деформацией со степенью 10-50% в процессе охлаждения до температуры на 60-200°С ниже температуры полиморфного превращения проводят для глубокой и равномерной проработки структуры. При нагреве до температуры, лежащей в области полиморфного превращения, со скоростью 10-50°С/мин происходит фазовая перекристаллизация, а при ограниченном времени выдержки 2-30 мин не происходит роста β-зерен. После нагрева до температуры в интервале на 30°С ниже и на 150°С выше температуры полиморфного превращения при деформации со степенью 60-90% со скоростью 0,5-50 мм/с и натяжении 3-35 кг/см2 в процессе охлаждения до температуры на 100-400°С ниже температуры полиморфного превращения происходит измельчение фрагментов внутризеренной структуры, формируется равномерная структура. Окончательное охлаждение со скоростью 3-40°С/мин фиксирует оптимальное соотношение α- и β-фаз.

Параметры обработки полуфабрикатов из титановых сплавов подобраны таким образом, чтобы позволить достичь формирование структурного состояния, в котором развитие трещины будет значительно затруднено, при этом обеспечивая сохранение высокого уровня механических свойств.

По предложенному способу обрабатывали полуфабрикаты из сплава ВТ23, температура полиморфного превращения которого (Тпп) 930°С.

В таблице 1 приведены конкретные режимы осуществления предложенного способа, также механические свойства в сравнении с обработкой по известному способу-прототипу.

Как видно из таблицы, обработка листов из сплава ВТ23 по предложенному способу позволяет снизить скорость распространения трещины усталости по сравнению с известным прототипом на 20-45%.

Технико-экономическая эффективность способа состоит в том, что детали и конструкции, изготовленные из обработанных по предложенному способу полуфабрикатов, имеют высокую эксплуатационную надежность и ресурс работы.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 161-170 of 370 items.
13.01.2017
№217.015.9116

Элинварный сплав с высоким модулем упругости и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к элинварным сплавам, и может быть использовано при изготовлении деталей упругочувствительных элементов точного приборостроения, силовых пружин и конструкционных деталей специального назначения. Дисперсионно-твердеющий сплав с малым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605732
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.955b

Резиновая смесь

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке эластомерных материалов уплотнительного назначения, и может быть использовано для изготовления резиновых деталей уплотнительных узлов наружного и внутреннего контуров машин и механизмов, работающих в среде воздуха во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608399
Дата охранного документа: 18.01.2017
24.08.2017
№217.015.95ed

Полиэфирное связующее и изделие на его основе

Изобретение относится к области создания полимерных связующих на основе полиэфирного олигомера с наполнителем в виде коротких волокон для полимерных композиционных материалов (ПКМ), получаемых из листового полуфабриката (SMC-препрега) методом прямого прессования, которые могут быть использованы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608892
Дата охранного документа: 26.01.2017
25.08.2017
№217.015.9ab5

Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе алюминия. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: медь 0,5-3,5; магний 1,5-4,5; цинк 7,0-10,0; марганец 0,005-0,9; цирконий 0,005-0,5; кобальт 0,005-0,5; церий 0,005-0,5; бериллий 0,0001-0,01;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610190
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9ac0

Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для защиты деталей от высокотемпературного окисления. Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов включает осаждение в вакууме на внешнюю поверхность деталей первого слоя покрытия из сплава на основе никеля,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610188
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9ae1

Способ получения полуфабриката для изготовления металлического композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения полуфабриката, состоящего из волокон тугоплавких соединений и напыленного на них матричного материала из титана и его сплавов, предназначенного для изготовления волокнистого композиционного материала, применяемого в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610189
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9b6f

Литьевой самозатухающий композиционный термопластичный материал

Изобретение относится к области термопластичных композиционных материалов, а именно к разработке размеростабильных термопластичных полимерных композиционных материалов (ПКМ) и технологий их переработки в детали и элементы системы кондиционирования воздуха (СКВ) для использования в авиационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610059
Дата охранного документа: 07.02.2017
25.08.2017
№217.015.9b9b

Экономнолегированный титановый сплав

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. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610193
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9da9

Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него

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,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610657
Дата охранного документа: 14.02.2017
25.08.2017
№217.015.9df0

Способ изготовления составных заготовок типа "диск-диск" и "диск-вал" из жаропрочных титановых и никелевых сплавов

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий из жаропрочных никелевых сплавов, применяемых в авиационной промышленности и в энергетическом машиностроении. Для получения составной заготовки типа «диск-вал» из жаропрочных никелевых сплавов изготавливают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610658
Дата охранного документа: 14.02.2017
Showing 161-170 of 336 items.
13.01.2017
№217.015.9116

Элинварный сплав с высоким модулем упругости и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к элинварным сплавам, и может быть использовано при изготовлении деталей упругочувствительных элементов точного приборостроения, силовых пружин и конструкционных деталей специального назначения. Дисперсионно-твердеющий сплав с малым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605732
Дата охранного документа: 27.12.2016
24.08.2017
№217.015.955b

Резиновая смесь

Изобретение относится к резиновой промышленности, в частности к разработке эластомерных материалов уплотнительного назначения, и может быть использовано для изготовления резиновых деталей уплотнительных узлов наружного и внутреннего контуров машин и механизмов, работающих в среде воздуха во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608399
Дата охранного документа: 18.01.2017
24.08.2017
№217.015.95ed

Полиэфирное связующее и изделие на его основе

Изобретение относится к области создания полимерных связующих на основе полиэфирного олигомера с наполнителем в виде коротких волокон для полимерных композиционных материалов (ПКМ), получаемых из листового полуфабриката (SMC-препрега) методом прямого прессования, которые могут быть использованы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608892
Дата охранного документа: 26.01.2017
25.08.2017
№217.015.9ab5

Высокопрочный сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к высокопрочным сплавам на основе алюминия. Сплав на основе алюминия содержит, мас.%: медь 0,5-3,5; магний 1,5-4,5; цинк 7,0-10,0; марганец 0,005-0,9; цирконий 0,005-0,5; кобальт 0,005-0,5; церий 0,005-0,5; бериллий 0,0001-0,01;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610190
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9ac0

Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для защиты деталей от высокотемпературного окисления. Способ защиты деталей газовых турбин из никелевых сплавов включает осаждение в вакууме на внешнюю поверхность деталей первого слоя покрытия из сплава на основе никеля,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610188
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9ae1

Способ получения полуфабриката для изготовления металлического композиционного материала

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения полуфабриката, состоящего из волокон тугоплавких соединений и напыленного на них матричного материала из титана и его сплавов, предназначенного для изготовления волокнистого композиционного материала, применяемого в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610189
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9b6f

Литьевой самозатухающий композиционный термопластичный материал

Изобретение относится к области термопластичных композиционных материалов, а именно к разработке размеростабильных термопластичных полимерных композиционных материалов (ПКМ) и технологий их переработки в детали и элементы системы кондиционирования воздуха (СКВ) для использования в авиационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610059
Дата охранного документа: 07.02.2017
25.08.2017
№217.015.9b9b

Экономнолегированный титановый сплав

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. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610193
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9da9

Сплав на основе титана и изделие, выполненное из него

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,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610657
Дата охранного документа: 14.02.2017
25.08.2017
№217.015.9df0

Способ изготовления составных заготовок типа "диск-диск" и "диск-вал" из жаропрочных титановых и никелевых сплавов

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении изделий из жаропрочных никелевых сплавов, применяемых в авиационной промышленности и в энергетическом машиностроении. Для получения составной заготовки типа «диск-вал» из жаропрочных никелевых сплавов изготавливают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610658
Дата охранного документа: 14.02.2017
+ добавить свой РИД