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

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к созданию титановых сплавов, предназначенных для использования в качестве конструкционного материала при изготовлении лонжеронов, шпангоутов, фюзеляжа, крыльев, агрегатов и других изделий авиационной техники, работающих в условиях двухосного растяжения. 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 значения конструкционной и циклической прочности при комнатной температуре.

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

(патент РФ №2082803).

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

(патент РФ №2086695)

Сплавы могут быть использованы для изготовления лонжеронов и шпангоутов самолетов. Однако они обладают низкими характеристиками прочности при двухосном растяжении (σ_вд), прочности при двухосном растяжении в надрезе (σ_вд ^Н), низким значением циклов до разрушения (N) при максимальном напряжении цикла 620 МПа и коэффициенте концентрации напряжений К_t=2,2 и низким значением σ_вд ^H/σ_вд, т.е. повышенной чувствительности к надрезу.

Недостатками изделий, выполненных из него, являются повышенная масса и низкая эксплуатационная надежность, обусловленная повышенной чувствительностью к надрезу.

Наиболее близким по химическому составу к заявляемому является сплав на основе титана следующего состава, мас.%:

(патент РФ №2082802)

Из этого сплава изготавливают конструкции из прутков, плит и штамповок: лонжероны, шпангоуты и другой силовой набор агрегатов и фюзеляжа самолета.

Недостатками сплава и изделий, выполненных из него, являются пониженные характеристики прочности при двухосном растяжении, долговечности, повышенная плотность и большая чувствительность к надрезу при комнатной температуре.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание сплава, обладающего высокими прочностными характеристиками при двухосном растяжении, пониженной чувствительности к надрезу, и пониженной плотностью, 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, ванадий, железо, цирконий, медь, хром, углерод, азот, кислород и водород, который дополнительно содержит кремний и марганец при следующем соотношении компонентов, мас.%:

и изделие, выполненное из него.

Предложенный сплав дополнительно содержит кремний и марганец, обеспечивающие эффективное упрочнение α- и β- твердых растворов и способствующие формированию текстуры базиса при деформации, что сопровождается повышением прочности при двухосном растяжении.

В сплаве уменьшено количество легирующих элементов - железа и хрома, что позволило снизить плотность сплава, а следовательно, и вес изделий из него. Кроме того, предлагаемый сплав не содержит дорогой и дефицитный легирующий элемент - молибден, что позволяет снизить стоимость сплава, примерно, на 30%.

Примеры конкретного осуществления:

Вакуумно-дуговым методом с двумя переплавами изготавливали слитки предлагаемого сплава и сплава-прототипа. Слитки расковывали при всесторонней ковке на поковки. Из поковок изготавливали образцы, которые испытывали при комнатной температуре.

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

В предлагаемом сплаве характеристики конструкционной прочности при двухосном растяжении гладких (σ_Вд) и надрезанных образцов (σ_Вд ^H) повышены на 28 и 48%, соответственно, количество циклов до разрушения увеличено в семь раз, величина σ_вд ^Н/σ_вд повышена на 20%, ударная вязкость образцов с надрезом в виде трещин повышена на 30-50%.

Таким образом, применение предлагаемого сплава позволит снизить массу деталей и узлов на 25-35% и повысит ресурс работы конструкций, работающих в условиях двухосного растяжения в семь раз при одновременном снижении их стоимости.