СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО

Изобретение относится к созданию титановых сплавов, предназначенных для изготовления кронштейнов, панелей, силовых элементов носовых обтекателей и других деталей, материал которых работает в условиях высоких температур в авиационной, космической и ракетной технике, а также цветной металлургии.

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

(Патент США №5759484).

Сплав может быть использован для изготовления силовых элементов конструкций, типа кронштейнов, балок и других деталей и узлов авиакосмической техники.

Недостатками сплава являются низкие эксплуатационные характеристики при работе в условиях высоких температур.

Недостатком изделий является низкая эксплуатационная надежность. Известен сплав на основе титана, имеющий химический состав, мас.%:

(Патент РФ №1131234).

Из сплава изготавливают конструкции авиакосмической и ракетной техники (типа подвесок двигателя).

Недостатками сплава и изделий из него являются пониженные характеристики кратковременной и длительной прочности при высоких температурах.

Известен также сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:

(Патент РФ №2082802).

Из этого сплава изготавливают детали и узлы авиакосмической и ракетной техники.

Недостатками сплава и изделий из него являются пониженные прочностные характеристики при высокой температуре и низкие значения предела выносливости.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:

(Патент РФ №1695696).

Из этого сплава-прототипа изготавливают детали и узлы ракетной и космической техники.

Недостатками сплава и изделий из него являются пониженные характеристики: предела прочности при 400°С (σ_В ⁴⁰⁰) и 450°С (σ_В ⁴⁵⁰); длительной прочности за 100 ч при 400°С (σ₁₀₀ ⁴⁰⁰) и 450°С (σ₁₀₀ ⁴⁵⁰) и предела выносливости на базе 10⁷ циклов гладкого образца (σ-₁) и образца с надрезом (σ^н-₁).

Технической задачей изобретения является создание сплава и изделий из него, обладающих повышенными характеристиками прочности при высокой температуре и предела выносливости.

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

и изделие, выполненное из него.

Авторами было установлено, что введение в предлагаемый сплав большого количества кремния (0,16-0,6 мас.%) и введение кислорода при заявленном содержании остальных компонентов обеспечивает повышение характеристик прочности при повышенных температурах и предела выносливости.

Кроме того, предлагаемый сплав дешевле, т.к. не содержит дорогостоящего и дефицитного ванадия.

Примеры конкретного осуществления

Вакуумно-дуговым методом выплавляли слитки предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Слитки ковали на прессах, за несколько стадий после предварительных нагревов и получали прутки диаметром 25 мм. Из полученных прутков изготавливали образцы для испытаний.

В таблице 1 приведены составы, а в таблице 2 свойства предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Как видно из таблицы 2, в предлагаемом сплаве предел прочности при 400-450°С (σ_В ⁴⁰⁰, σ_В ⁵⁰⁰) повысился на 24-28%, предел длительной (за 100 ч) прочности (σ₁₀₀ ⁴⁰⁰, σ₁₀₀ ⁵⁰⁰) повысился на 23-27%, предел выносливости (σ-₁, σ^н-₁) повысился на 15%.

Таким образом, применение предлагаемого сплава позволит снизить массу деталей и узлов на 20-25% за счет повышения уровня прочностных характеристик при высокой температуре и повысить ресурс работы конструкций за счет увеличения предела выносливости.