×
10.06.2016
216.015.465a

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

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, а именно к интерметаллидным сплавам на основе титана, предназначенным для изготовления деталей газотурбинного двигателя таких, как лопатки, диски, корпуса и проставки, работающие при повышенных температурах. Сплав на основе титана содержит, мас.%: Al 9,5-12,0, Nb 38,0-42,0, Zr 1,5-2,5, Та 0,7-1,5, W 0,5-1,0, Mo 0,3-0,6, Si 0,1-0,25, Re 0,1-0,5, С 0,03-0,08, В 0,01-0,1, Ti и примеси - остальное. Сплав характеризуется повышенной стойкостью к окислению при температурах выше 700°С. Обеспечивается надежная работа конструкции, выполненной с использованием сплава на основе титана в течение всего ресурса. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 4 пр.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к интерметаллидным сплавам на основе титана, предназначенным для изготовления деталей газотурбинного двигателя таких, как лопатки, диски, корпуса и проставки, работающие при повышенных температурах.

Известен интерметаллидный сплав на основе титана (ЕР 0924308 А1, 23.06.1999, С22С 14/00), имеющий следующий химический состав, мас.%:

Al 16-26
Nb 18-28
Та 0-2
Мо 0-2
Zr 0-2
Si 0-0,8
Ti остальное

Сплав имеет невысокие значения удельной прочности при комнатной температуре и удельной жаропрочности (кратковременной и длительной прочности за 100 ч) из-за повышенной плотности. Элементы конструкции, изготовленные из известного сплава, имеют повышенное окисление, что приводит к ограничению ресурса работы детали.

Известен интерметаллидный сплав на основе титана (RU 2210612 С2, 20.08.2003, С22С 14/00), имеющий следующий химический состав, мас.%:

Al 10,0-12,0
Nb 38,0-42,0
V 1,0-1,5
Мо 0,5-1,0
Zr 1,0-1,5
Si 0,1-0,25
С 0,03-0,08
Ti остальное

Сплав имеет недостаточно высокие значения удельной жаропрочности - кратковременной и длительной прочности за 100 ч, сопротивления ползучести, а также обладает пониженной стойкостью к окислению в воздушной среде при температурах выше 650°С.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является интерметаллидный сплав на основе титана (RU 2405849 C1, 10.12.2010, С22С 14/00), имеющий следующий химический состав, мас.%:

Al 10,5-12,5
Nb 38,0-42,0
V 1,0-1,5
Mo 0,3-0,6
Zr 1,5-2,5
Si 0,1-0,25
С 0,03-0,08
W 0,5-1,0
Ta 0,7-1,5
Ti остальное

Сплав имеет хорошие значения удельной жаропрочности (кратковременной и длительной прочности за 100 ч), но пониженные характеристики жаростойкости при температурах выше 700°С.

Технической задачей изобретения является разработка интерметаллидного сплава на основе титана с повышенными характеристиками жаростойкости.

Техническим результатом является повышенная стойкость к окислению при температурах выше 700°С.

Для достижения поставленного технического результата предложен сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, цирконий, тантал, вольфрам, молибден, кремний, углерод, отличающийся тем, что дополнительно содержит рений и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al 9,5-12,0
Nb 38,0-42,0
Zr 1,5-2,5
Та 0,7-1,5
W 0,5-1,0
Mo 0,3-0,6
Si 0,1-0,25
Re 0,1-0,5
С 0,03-0,08
В 0,01-0,1
Ti и примеси остальное

Предпочтительно, содержание меди составляет ≤0,07.

Предпочтительно, содержание железа составляет ≤0,03.

Предпочтительно, содержание хрома составляет ≤0,02.

Предпочтительно, сумма примесей составляет ≤0,12.

Изделия из предлагаемого сплава способны длительно работать в воздушной среде при температурах до 750°С.

Авторами установлено, что уменьшение содержания алюминия, исключение из сплавов элемента ванадий и дополнительное введение рения и бора в сплав-прототип, при заявленном соотношении и содержании компонентов, повышает характеристики жаростойкости сплавов. Это осуществляется за счет следующих факторов:

- формирования на поверхности сплава слоев из смешанных оксидов Ti3O5, (Ti,Al,В)О3 и (Nb,Ta)2O5 блокирующих проникновение кислорода к поверхности раздела газ - металл;

- сохранение до температуры 750°С упорядоченных твердых растворов титана с элементами - Nb, Mo, W, Та и Re, которые снижают коэффициенты диффузии кислорода в матрице, затрудняя образование оксидных фаз.

Для получения повышенных характеристик жаростойкости необходимо ограничить содержание элементов - Cu, Fe и Cr, которые ускоряют диффузию кислорода по межфазным границам в структуре сплавов, снижают температурную границу существования упорядоченных твердых растворов, тем самым вызывая образование пористых оксидных слоев и повышенную окисляемость сплавов.

Примеры осуществления

Слитки предлагаемых сплавов изготавливали по технологии производства титановых сплавов. Использовались серийные шихтовые материалы - титановая губка, лигатуры Al-Me, где Me - тугоплавкие легирующие элементы, бор и кремний. Изготовление слитков сплавов состояло из получения расходуемого электрода, выплавки слитков вакуумно-дуговым переплавом, механическую обработку слитков. Литые заготовки подвергались горячей обработке давлением с целью получения полуфабрикатов с однородной структурой. Полуфабрикаты разрезались на заготовки образцов и подвергались термической обработке для получения оптимального фазового состава и структуры. Из полученных заготовок изготавливались образцы для испытаний. Готовые образцы имели чистоту обработанной поверхности не менее Rz=3,2.

Испытания на жаростойкость проводились в соответствии с ГОСТ 6130-71 с использованием цилиндрических образцов диаметром 15 мм и высотой 20 мм. Нагрев образцов проводился в печах электросопротивления в атмосфере воздуха с влажностью 55-60%. Жаростойкость сплавов оценивали по привесу образцов Δm/s (г/м2) при температурах 700 и 750°С и выдержке 100 ч с периодическим взвешиванием испытуемых образцов через каждые 25 ч.

Составы предлагаемого сплава №1-3 и сплава-прототипа №4 приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены характеристики жаростойкости предлагаемых сплавов №1-3 и сплава-прототипа №4.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав превосходит сплав-прототип по жаростойкости при температуре 700°С на 14,7% и при температуре 750°С на 36,0%.

Использование предлагаемого сплава в качестве жаростойкого материала позволит обеспечить надежную работу конструкции в течение всего ресурса.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 251-260 из 373.
13.09.2018
№218.016.8727

Способ получения расплавных полиимидных связующих полимеризационного типа

Изобретение относится к области высокомолекулярной химии, а именно к способу получения полиимидного связующего полимеризационного типа, применяемого для изготовления полимерных композиционных материалов, которые могут быть использованы в теплонагруженных элементах конструкций изделий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666734
Дата охранного документа: 12.09.2018
15.11.2018
№218.016.9d83

Жаропрочный литейный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к металлургии, а именно к коррозионно-стойким жаропрочным сплавам для деталей горячего тракта газотурбинных двигателей и установок, работающих в агрессивных средах до 750-1000°С. Жаропрочный литейный сплав на основе никеля содержит, мас. %: углерод до 0,15; хром 13-17;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672463
Дата охранного документа: 14.11.2018
23.11.2018
№218.016.9ff7

Алюминиевый сплав системы al-mg-si

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия для алюминиевых листов и профилей и может быть использовано при изготовлении боковых панелей фюзеляжа, в том числе применяемых в изделиях авиационной техники военного назначения. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: медь 1,6-1,9, магний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672977
Дата охранного документа: 21.11.2018
07.12.2018
№218.016.a4df

Жаропрочный литейный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к металлургии, а именно к литейным коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для литья деталей горячего тракта газотурбинных двигателей и установок с монокристаллической структурой, длительно работающих в агрессивных средах при температурах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674274
Дата охранного документа: 06.12.2018
19.12.2018
№218.016.a881

Способ получения полуфабриката из сплава на основе циркония (варианты)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения полуфабриката из сплава на основе циркония, и может быть использовано для производства мишеней для реакционного магнетронного распыления в окислительной среде с плазмохимическим осаждением керамических слоев на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675178
Дата охранного документа: 17.12.2018
10.01.2019
№219.016.ae00

Гидрофобное полимерное покрытие

Изобретение относится к гидрофобным композициям с высокими влагозащитными свойствами и минимальной адгезией снега и льда к поверхности элементов конструкций сложных технических систем. Гидрофобное полимерное покрытие содержит полимерный пленкообразователь, порошковый компонент, раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676644
Дата охранного документа: 09.01.2019
10.01.2019
№219.016.ae13

Многослойный низкоэмиссионный материал

Изобретение относится к производству многослойного низкоэмиссионного текстильного материала, обеспечивающего сохранение камуфлирующих свойств наружного слоя и отражающего электромагнитное излучение в тепловизионном инфракрасном диапазоне, обладающего высоким уровнем воздухопроницаемости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676574
Дата охранного документа: 09.01.2019
10.01.2019
№219.016.ae2f

Огнестойкий слоистый металлостеклопластик и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области слоистых алюмополимерных композиционных материалов. Предложен слоистый металлостеклопластик, содержащий по меньшей мере один слой стеклопластика на базе термореактивного клеевого связующего с армирующим наполнителем из стекловолокон и чередующиеся с ним листы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676637
Дата охранного документа: 09.01.2019
10.01.2019
№219.016.ae46

Препрег на основе клеевого связующего пониженной горючести и стеклопластик, углепластик на его основе

Изобретение относится к области получения высокопрочных композиционных материалов пониженной горючести на основе армирующих наполнителей и полимерного связующего, которые могут быть использованы для изготовления деталей и агрегатов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) монолитной и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676634
Дата охранного документа: 09.01.2019
16.01.2019
№219.016.b05b

Композиция для получения электропроводящего гидрофобного покрытия на основе лака с углеродными нанотрубками и способ ее изготовления

Изобретение относится к электропроводящему гидрофобному покрытию на основе лака с углеродными нанотрубками (УНТ) и способу его изготовления. Покрытие предназначено главным образом для полимерных изделий. Электропроводящее гидрофобное покрытие включает, мас.ч.: пленкообразующий сополимер -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677156
Дата охранного документа: 15.01.2019
Показаны записи 251-260 из 343.
15.11.2018
№218.016.9d83

Жаропрочный литейный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к металлургии, а именно к коррозионно-стойким жаропрочным сплавам для деталей горячего тракта газотурбинных двигателей и установок, работающих в агрессивных средах до 750-1000°С. Жаропрочный литейный сплав на основе никеля содержит, мас. %: углерод до 0,15; хром 13-17;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672463
Дата охранного документа: 14.11.2018
23.11.2018
№218.016.9ff7

Алюминиевый сплав системы al-mg-si

Изобретение относится к сплавам на основе алюминия для алюминиевых листов и профилей и может быть использовано при изготовлении боковых панелей фюзеляжа, в том числе применяемых в изделиях авиационной техники военного назначения. Сплав на основе алюминия содержит, мас. %: медь 1,6-1,9, магний...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672977
Дата охранного документа: 21.11.2018
07.12.2018
№218.016.a4df

Жаропрочный литейный сплав на основе никеля и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к металлургии, а именно к литейным коррозионно-стойким жаропрочным сплавам на основе никеля, предназначенным для литья деталей горячего тракта газотурбинных двигателей и установок с монокристаллической структурой, длительно работающих в агрессивных средах при температурах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002674274
Дата охранного документа: 06.12.2018
19.12.2018
№218.016.a881

Способ получения полуфабриката из сплава на основе циркония (варианты)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения полуфабриката из сплава на основе циркония, и может быть использовано для производства мишеней для реакционного магнетронного распыления в окислительной среде с плазмохимическим осаждением керамических слоев на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675178
Дата охранного документа: 17.12.2018
10.01.2019
№219.016.ae00

Гидрофобное полимерное покрытие

Изобретение относится к гидрофобным композициям с высокими влагозащитными свойствами и минимальной адгезией снега и льда к поверхности элементов конструкций сложных технических систем. Гидрофобное полимерное покрытие содержит полимерный пленкообразователь, порошковый компонент, раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676644
Дата охранного документа: 09.01.2019
10.01.2019
№219.016.ae13

Многослойный низкоэмиссионный материал

Изобретение относится к производству многослойного низкоэмиссионного текстильного материала, обеспечивающего сохранение камуфлирующих свойств наружного слоя и отражающего электромагнитное излучение в тепловизионном инфракрасном диапазоне, обладающего высоким уровнем воздухопроницаемости и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676574
Дата охранного документа: 09.01.2019
10.01.2019
№219.016.ae2f

Огнестойкий слоистый металлостеклопластик и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области слоистых алюмополимерных композиционных материалов. Предложен слоистый металлостеклопластик, содержащий по меньшей мере один слой стеклопластика на базе термореактивного клеевого связующего с армирующим наполнителем из стекловолокон и чередующиеся с ним листы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676637
Дата охранного документа: 09.01.2019
10.01.2019
№219.016.ae46

Препрег на основе клеевого связующего пониженной горючести и стеклопластик, углепластик на его основе

Изобретение относится к области получения высокопрочных композиционных материалов пониженной горючести на основе армирующих наполнителей и полимерного связующего, которые могут быть использованы для изготовления деталей и агрегатов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) монолитной и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676634
Дата охранного документа: 09.01.2019
16.01.2019
№219.016.b05b

Композиция для получения электропроводящего гидрофобного покрытия на основе лака с углеродными нанотрубками и способ ее изготовления

Изобретение относится к электропроводящему гидрофобному покрытию на основе лака с углеродными нанотрубками (УНТ) и способу его изготовления. Покрытие предназначено главным образом для полимерных изделий. Электропроводящее гидрофобное покрытие включает, мас.ч.: пленкообразующий сополимер -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677156
Дата охранного документа: 15.01.2019
14.02.2019
№219.016.ba45

Способ получения композиционного материала на основе ледяной матрицы

Изобретение относится к области получения композиционных материалов. Способ получения композиционного материала на основе льда включает послойную наморозку слоев льда из воды в формах. Послойную наморозку слоев льда осуществляют при температуре от минус 10 до минус 17°С, толщина слоя льда при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679726
Дата охранного документа: 12.02.2019
+ добавить свой РИД