Результат интеллектуальной деятельности: СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности.

Известен сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий - 43, алюминий - 12,5 (статья The Grain Boundary Character Distribution in BCC and О+BCC Ti-Al-Nb Alloy Microstructures / Ti-2003 Science and Technology, volume IV, p.2145).

Недостатком этого сплава является низкая технологическая пластичность и низкие показатели характеристик пластичности при комнатной температуре.

Известен также сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий - 18-34, алюминий - 18-30 (патент Японии №3097748, С22С 14/00, 10.10.2000 г.) - прототип.

Недостатком этого сплава являются недостаточно высокие показатели жаропрочности и жаростойкости, небольшой срок службы при рабочих температурах, а также низкие показатели пластических характеристик и, как следствие, трещинообразование.

Предлагается сплав на основе титана, содержащий (мас.%):

Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введен тантал и кремний, а компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):

Техническим результатом применения данного сплава является повышение жаропрочности, жаростойкости, пластичности, уменьшение трещинообразования и, как следствие, повышение срока службы.

Предлагаемый состав позволяет получать металл с равномерной структурой из β-зерен, внутри которых образуется О-фаза, а по границам выделения - α₂-фазы, что позволяет повысить жаропрочность, жаростойкость, пластичность и, как следствие, снизить трещинообразование. Все это приводит к увеличению срока службы деталей, изготовленных из этого материала.

Данный сплав отличается более высокой стабильностью β-фазы, а следовательно, и более высокой технологической пластичностью. Это позволяет при деформации заготовок из данного сплава уменьшить величину зерна и улучшить однородность структуры по сечению всего полуфабриката, и как следствие, увеличить механические свойства и срок службы изготовленных изделий.

Пример.

Получали слиток из титанового сплава с химическим составом (мас.%):

Слиток диаметром 140 мм нагревали до температуры 1120°С и прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 5000 тс.

Полученные заготовки сечением 30×80 мм, длиной 103 мм были прокатаны на стане "Дуо 260" на толщину 11,2 мм.

Механические свойства образцов из катаных плит, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице.

Также был испытан сплав-прототип.

№ эксперимента Способ изготовления σВ, МПа σ0,2, МПа δ, % ψ, % К1С, МПа·м1/2 , МПа 1. Предлагаемый сплав 970-1030 940-1000 8-14 15-25 38 >300 2. Сплав-прототип 910-960 720-840 1,6-3,2 3,5-10,5 27 250

Таким образом, предлагаемый сплав позволяет повысить пластичность в 2-4 раза, прочность в 1,2-1,4 раза, трещиностойкость в 1,5 раза, жаропрочность на 50 МПа, и как следствие, увеличить срок службы в 1,5-1,7 раза.