Результат интеллектуальной деятельности: СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ ЭТОГО СПЛАВА

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала при изготовлении обшивки, лонжеронов, шпангоутов, фюзеляжа, крыльев, агрегатов и двигателей самолетов, работающих при повышенных температурах.

Известен сплав на основе титана, имеющий следующий химический состав, мас.%:

(Патент США №5759484)

Сплав может быть использован для изготовления деталей и узлов авиакосмической техники: лонжеронов, кронштейнов и т.д.

Недостатками сплава и изделий, выполненных из него, являются низкие эксплуатационные характеристики при повышенных температурах.

Известен сплав на основе титана, содержащий, мас.%:

Сплав может быть использован для изготовления лонжеронов и шпангоутов самолетов. Однако сплав обладает низкими характеристиками длительной прочности при 350°С за 100 ч и 5000 ч, предела ползучести при 350°С за 100 ч и 5000 ч, низким пределом прочности при сжатии.

Недостатком изделий, выполненных из него, является повышенная масса и низкая эксплуатационная надежность при повышенных температурах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сплав на основе титана следующего состава, мас.%:

Из этого сплава изготавливают листовые сварные конструкции, а также обшивку, силовой набор агрегатов и фюзеляжа самолета.

Недостатками сплава и изделий, выполненных из него, являются пониженные характеристики длительной прочности, ползучести листов при повышенной температуре, низкие значения предела прочности при сжатии при комнатной температуре, а также повышенная масса.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава, обладающего высокими механическими характеристиками при повышенных температурах, обеспечивающими снижение массы изделий, выполненных из него, и повышение их надежности в работе.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен сплав на основе титана, содержащий алюминий, молибден, ванадий, цирконий, железо, медь, никель, марганец, хром, который дополнительно содержит вольфрам и водород, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

и изделие, выполненное из него.

Предложенный сплав комплексно легирован α-стабилизирующим элементом (Al), β-стабилизирующими элементами (Мо, V, Fe, W, Cu, Ni, Mn, Cr, Н) и нейтральным упрочнителем (Zr), что позволяет эффективно реализовать механизм твердорастворного упрочнения α-твердого раствора. Сплав содержит большее, чем у прототипа, количество циркония, что позволяет значительно упрочнить α-твердый раствор. Содержание в сплаве тугоплавкого вольфрама выполняет модифицирующую функцию и улучшает структуру сплава. Содержание в сплаве водорода в широком диапазоне концентрации позволяет осуществить пластифицирующий эффект при формообразовании элементов конструкции.

Примеры конкретного осуществления.

Вакуумно-дуговым методом с двумя переплавами изготавливали слитки предлагаемого сплава и сплава прототипа. Слитки расковывали при всесторонней ковке на сляб, который прокатывали в листы. Из заготовок листов получали образцы, которые испытывали при комнатной и повышенной температурах.

В табл.1 приведены химические составы, а в табл.2 - свойства листов предлагаемого сплава и сплава-прототипа.

В предлагаемом сплаве характеристики жаропрочности листов повышены на 30%, а предел прочности при сжатии на 20%.

Применение предлагаемого сплава с большей прочностью позволит снизить массу деталей и узлов на 20-30% и повысить, за счет большего значения предела ползучести, надежность конструкций, работающих в условиях действия сжимающих напряжений.

Таблица №1 № п/п Химический состав, мас.% Ti Al Мо V Zr Fe W Mn Cu Ni Н Cr O2 1 осн 5,5 0,5 0,8 1,5 0,03 0,001 0,001 0,001 0,001 0,003 0,001 - 2 осн 7,0 2,0 2,5 2,5 0,3 0,10 0,10 0,08 0,02 0,3 0,10 - 3 осн 6,3 1,4 1,5 2,0 0,16 0,05 0,05 0,06 0,01 0,15 0,005 - 4 осн 5,7 0,5 0,6 0,3 0,15 - 0,1 0,1 0,07 - 0,1 0,2 Примеры 1-3 - хим.составы предлагаемого сплава, пример 4 - хим.состав сплава-прототипа. Таблица №2 № п/п 1 72 70 55 48 1400 2 76 74 58 51 1470 3 75 71 57 49 1430 4 55 54 42 37 1160

алюминий5,5-7,0молибден0,5-2,0ванадий0,8-2,5цирконий1,5-2,5железо0,03-0,3вольфрам0,001-0,10медь0,001-0,08никель0,001-0,02марганец0,001-0,10водород0,003-0,3хром0,001-0,10титаностальноеc0c1211none11331.Сплавнаосноветитана,содержащийалюминий,молибден,ванадий,цирконий,железо,медь,никель,марганец,хром,отличающийсятем,чтоондополнительносодержитвольфрамиводородприследующемсоотношениикомпонентов,мас.%:12.Изделиеизсплаванаосноветитана,отличающеесятем,чтооновыполненоизсплавапоп.1.2