Вид РИД
Изобретение
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.
|