Ливарний сплав на основі титану

 

Винахід відноситься до кольорової металургії, зокрема металургії зварюваних ливарних сплавів на основі титану, і призначене для виготовлення фасонних виливків арматури, насосів, корпусів тощо, які використовуються в суднобудуванні, хімічній та інших галузях промисловості.

Відомі зварювані ливарні сплави на основі титану: сплав марки ВТ1Л, сплав марки ВТ6Л [Ц. Р. Глазунов, А. А. Неустроєв. Виробництво фасонних відливок з титанових сплавів. М.: «Металургія», 1998, с. 17].

Недоліками сплаву марки ВТ1Л є знижена міцність сплаву марки ВТ6Л, недостатня пластичність і погана заповнюваність малих каналів ливарних форм. Заповнюваність - характеристика здатності металу при взаємодії з металевими формами або формами з пресованого графіту заповнювати стінки виливків до 5 мм. Заповнюваність - один з основних критеріїв при виборі сплаву для виготовлення виливків.

Найбільш близьким за змістом інгредієнтів є зварюваний сплав марки ВТ5Л, взятий в якості прототипу, що містить алюміній 4,1-6,2, вуглець до 0,20, кисень до 0,20, водень до 0,015%, залізо до 0,35%, кремній до 0,20%, цирконій до 0,80%, вольфрам до 0,20% [Ц. Р. Глазунов, А. А. Неустроєв. Виробництво фасор>- погана заповнюваність малих перерізів ливарних форм (заповнюються рідким металом перерізу виливків більше 10 мм) і низькі значення пластичності (δ менше 5%).

При вмісті вуглецю (0,20%), заліза (0,35%), кисню (0,20%), кремнію (0,20%), вольфраму (0,20%) заповнюваність малих каналів ливарних форм знижується (заливаються перерізу стінок або каналів більше 20 мм), пластичність сплаву знижується до 2%.

Заповнюваність малих перерізів ливарних форм для титанового сплаву залежить від температурного інтервалу кристалізації: чим більше інтервал кристалізації, тим гірше заповнюваність ливарних форм. Інтервал кристалізації в свою чергу залежить від вмісту в сплаві β-стабілізуючих елементів: заліза, вольфраму, кремнію. При вмісті заліза 0,35%, вольфраму 0,20%, кремнію 0,20% інтервал кристалізації підвищується на 15-20°, заповнюваність ливарних форм знижується в 2-3 рази.

Технічним результатом запропонованого винаходу є створення ливарного сплаву, що володіє хорошими ливарними властивостями, зокрема, підвищеної заповнюваністю малих каналів ливарних форм (перерізом від 2,5 до 10 мм), високою пластичністю при збереженні хороших зварювальних властивостей.

Технічний результат досягається в результаті комм β-стабілізуючих елементів низької концентрації (заліза, кремнію і додатково вводиться ванадію і бору).

Технічний результат досягається за рахунок того, що до складу відомого сплаву, що містить алюміній, вуглець, кисень, залізо, кремній, додатково вводиться ванадій і бор при наступному співвідношенні компонентів (мас.%):

алюміній3,0-4,5
вуглець0,02-0,14
кисень0,05-0,14
залізо0,02-0,25
кремній0,02-0,12
ванадій0,02-0,15
бор0,001-0,005
титан і неминучі домішкиінше

і виконанні наступних умов:

(C+O2)≤0,20;

2(V+Fe+Si)/Al≤0,20.

Бор в межах 0,001-0,005% вводиться в розплав як модифікатор для подрібнення структури сплаву, що забезпечує хороші ливарні і зварювальні властивості. Підвищення вмісту бору вище 0,005% призводить до образів�х форм і пластичність металу. При введенні бору менше 0,001% ефект модифікування і подрібнення структури не спостерігається.

Поєднання алюмінію і малої кількості β-стабілізуючих елементів низької концентрації (кремній, залізо, ванадій) забезпечує комплексне мікролегування за рахунок подрібнення мікроструктури і підвищує заповнюваність малих каналів ливарних форм і пластичність сплаву.

Алюміній в межах від 3,0 до 4,5% підвищує заповнюваність малих каналів ливарної форми за рахунок зниження в'язкості рідкого металу.

Вміст заліза (до 0,25%) зменшено порівняно з відомим сплавом для забезпечення заповнюваності малих каналів ливарної форми.

Вміст кремнію (до 0,12%) зменшено порівняно зі сплавом прототипом, так як при вмісті кремнію понад 0,12% утворюються силіциди титану, знижують заповнюваність малих каналів ливарної форми.

Вміст кисню у заявлених межах (0,05-0,14%) і вуглецю (0,02-0,14%) забезпечує пластичність і зварювальні властивості сплаву. Перевищення суми (C+O2)>0,20% призведе до зниження характеристик пластичності, зварювальних властивостей сплаву.

Відношення 2(V+Fe+Si)/Al≤0,20 забезпечує заповнення малих каналів ливарної форми. При відношенні 2(V+Fe+Si)/Al>0,20 заповнюваність малі�плавляли в вакуумного дугового гарниссажной плавильно-заливальної печі «Нева-2». З пропонованого та відомого сплавів відливали литі заготовки типу «плита» розміром 20×300×400 мм. для дослідження механічних властивостей. Заливання металу виробляли в металеву форму. Потім литих заготовок з металу виготовляли зразки для випробувань на розрив по ГОСТ 1497-84 і пластини для зварювання розміром 20×50×100, які зварювали між собою аргонодуговим зварюванням. Для оцінки якості зварного з'єднання із зони зварного шва виготовляли зразки для визначення повної роботи руйнування зразка з вихідної тріщиною при ударному вигині Aту.

Хімічні склади пропонованого сплаву і сплаву-прототипу наведені в таблиці 1.

Заповнюваність малих каналів ливарної форми вивчали при заповненні пропонованим сплавом і сплавом-прототипом циліндричних зразків діаметром від 2,5 до 10 мм і довжиною 200 мм, розташованих вертикально в металевій формі.

Результати визначення характеристик пластичності, роботи руйнування металу зварного шва і заповнюваності циліндричних зразків ливарної металевої форми з пропонованого сплаву і сплаву-прототипу наведені в таблиці 2.

У порівнянні з відомим сплавом пропонований сплав володіє наступними перевагами:<рази;

- робота руйнування при ударному вигині (Aту) зварного з'єднання пропонованого сплаву на 50% вище (Aтувідомого сплаву.

Таблиця 1
Хімічні склади пропонованого сплаву і відомого сплаву-прототипу
СплавAlCSiFeBO2VZrWC+O22(V+Fe+Si)/Al
13,00,020,120,020,0020,140,15--0,160,193
24,00,140,050,10-0,190,125
34,50,080,020,250,0050,100,02-0,180,128
прототип5,00,180,200,35-0,20-0,800,200,38-

Таблиця 2
Результати визначення пластичності, роботи руйнування металу зварного шва і заповнюваності (пропонованого та відомого сплавів)
Сплавδ, %AтуДж/м2з�змери заповнюваних циліндричних зразків D×L, мм
2,5×2005,0×2007,5×20010×200
115,070,0200200200200
214,568,0200200200200
316,068,0200200200200
прототип6,040,075114162200

Ливарний сплав на основі титану, що містить алюміній, вуглець, кисень, залізо, кремній, відрізняється тим, що він додатково містить ванадій і бор при наступному співвідношенні компонентів, мас.%:

0,02-0,14
кисень0,05-0,14
залізо0,02-0,25
кремній0,02-0,12
ванадій0,02-0,15
бор0,001-0,005
титан і домішкиінше

при виконанні наступних співвідношень:
(З+O2)≤0,20
2(V+Fe+Si)/Al≤0,20.



 

Схожі патенти:

Титановий матеріал

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до титановим матеріалів з високою міцністю і оброблюваністю. Титановий матеріал містить залізо 0,60 мас.% або менше і кисень 0,15 мас.% або менше, титан і неминучі домішки - інше. Матеріал має нерекристаллизованную структуру, сформовану шляхом обробки, що супроводжується пластичною деформацією, і рекристаллизованную структуру, сформовану шляхом відпалу після зазначеної обробки, при цьому середній розмір рекристаллизованних α-зерен становить 1 мкм або більше і 5 мкм або менше, а площа нерекристаллизованной частини у поперечному перерізі титанового матеріалу становить від 0 до 30 %. Матеріал характеризується високою міцністю і оброблюваністю. 2 іл., 2 табл., 45 пр.

Спосіб виробництва подовжених виробів з титану

Винахід відноситься до виробництва подовжених виробів з титану, або титанового сплаву, або заготовок таких виробів. Для підвищення якості виробів і спрощення їх виробництва заявлений спосіб, який полягає у підготовці маси титану або титанового сплаву (10), плавці цієї маси за допомогою електричної дуги та способом гарнисажной плавки (20), лиття одного або декількох злитків переважно циліндричної форми і діаметра менше 300 мм з розплавленої маси (30), а потім волочінні одного або декількох з цих злитків при температурі 800°С-1200°З допомогою волочильного стана (40) для застосування, наприклад, в галузі авіації. 12 з.п. ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до кольорової металургії, зокрема до виготовлення заготовок з титанової губки. Спосіб виготовлення заготовок з титану включає розміщення частинок титанової губки в камері преса, компактування частинок губки до отримання заготовки, її пресування, видалення забруднень із поверхні заготівлі пресованого, покриття її мастилом і подальшу прокатку. Перед розміщенням частинок титанової губки в камері преса їх нагрівають у вакуумній нагрівальної печі до температури 700-800°C, легують воднем до концентрації 0,1-0,9 мас.%, після чого знижують температуру в печі до температури не нижче 300°C, компактування ведуть при температурі 300-700°С, пресування компактних заготовок здійснюють полунепреривним методом через матрицю при температурі не вище 700°C з коефіцієнтом витяжки не більш двох, а потім при температурі не вище 700°C і коефіцієнт витяжки не менше трьох, при цьому плющення заготовок проводять при температурі не вище 700°С, після якої здійснюють відпал у вакуумі при температурі не нижче 700°C. Забезпечується можливість обробляти труднодеформируемий титан при більш низьких температурах, підвищуються механічні властивості одержуваних заготовок. 1 пр.

Сплав на основі алюминида титану і спосіб обробки заготовок з нього

Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до жароміцних сплавів на основі алюминида титану Ti3Al, і може бути використане для виготовлення деталей газотурбінних двигунів, силових установок і агрегатів авіаційного, паливно-енергетичного і морського призначення. Сплав на основі алюминида титану Ti3Al містить, мас.%: Al 13-15, Nb 3-6, V 2-4, Zr 0,5-1,0, Mo 1-3, Sn 0,5-3, Si 0,1-0,3, Ti - інше. Заготовку зі сплаву на основі алюминида титану Ti3Al піддають термоводородной обробці шляхом її насичення воднем з подальшим відпалом у вакуумі. Насичення заготовки воднем ведуть до концентрації 0,4-0,6 мас.% в дві стадії, потім заготовку піддають прокатці. Відпал у вакуумі проводять у дві стадії з залишковим тиском не вище 5·10-5 мм рт.ст. Жароміцний сплав на основі алюминида титану Ti3Al характеризується високими показниками пластичності та жароміцності. 2 н.п. ф-ли, 1 табл.

Спосіб отримання виливків сплавів на основі гамма алюминида титану

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до способів одержання виливків сплавів на основі гамма алюминида титану, і може бути використане при отриманні виробів відповідального призначення, що працюють при температурах до 700°C, зокрема лопаток газотурбінних двигунів. Спосіб отримання литого сплаву на основі гамма алюминида титану для фасонних виливків включає отримання суміші порошків, формування з неї брикету та проведення високотемпературного синтезу. Отримують суміш порошків чистих металів, що містить титан, алюміній, ніобій і молібден в кількості, мовляв.%: алюміній 40-44, ніобій 3-5, молібден 0,6-1,4, титан - інше. Брикет формують з відносною щільністю 50-85 % і піддають його термовакуумной обробці при температурі 550-650°C протягом 10-40 хв, швидкості нагріву 5-40°C/хв і тиску 10-1-10-3 Па, а СВС проводять при початковій температурі 560-650°C. Отримують виливки заданої конфігурації з високим рівнем механічних властивостей при підвищених температурах. 2 іл., 2 табл., 2 пр.

Сплав на основі гамма алюминида титану

Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до сплавів на основі гамма-алюминида титану і може бути використане при отриманні виробів відповідального призначення, що працюють при температурах до 800°C, зокрема лопаток газотурбінних двигунів. Спосіб отримання сплаву на основі гамма-алюминида титану γ-TiAl, що має щільність при кімнатній температурі не більше 4,2 г/см3, температуру солідуса не менше 1450°C, кількість фаз α2 і γ при 600-800°C не менше 20 мас.% і не менш 69 мас.% відповідно, сумарна кількість цих фаз не менше 95 мас.%, а вміст ніобію в γ-фази не менше 3 мас.%, полягає в тому, що сплав на основі гамма-алюминида титану γ-TiAl, що містить ніобій в кількості 1,3 або 1,5, або 1,6 ат.% і перехідні метали, вибрані з хрому в кількості 1,3 або 1,7 ат.% і цирконію в кількості 1,0 ат.%, піддають гарячому изостатическому пресуванню, суміщеного з термообробкою шляхом відпалу при температурі 800°С і витримки протягом 100 годин. Сплав володіє низькою щільністю і має стабільний фазовий склад при робочих температурах. 1 з.п. ф-ли, 2 іл., 4 табл., 1 пр.
Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до розробки нових нерадіоактивних матеріалів, і може бути використано в атомній енергетичній промисловості. Сплав для поглинання теплових нейтронів на основі титану містить, вага. %: вуглець 0,03-0,10; залізо 0,15-0,25; кремній 0,05-0,12; азот 0,01-0,04; алюміній 1,8-2,5; цирконій 2,0-3,0; самарій 0,5-5,0; титан і домішки інше. Сплав володіє підвищеним рівнем поглинання теплових нейтронів, високими експлуатаційними і пластичними властивостями. 3 табл., 1 пр.

Бистрозакаленний припій зі сплаву на основі титану-цирконію

Винахід може бути використаний для пайки високотемпературним припоєм тугоплавких металевих і/або керамічних матеріалів. Припій виконаний зі сплаву, що містить компоненти в наступному співвідношенні, мас.%: цирконій 45-50, берилій 2,5-4,5; алюміній 0,5-1,5, титан - інше. Припій виконаний у вигляді гнучкої стрічки та отримано надшвидкої загартуванням сплаву шляхом лиття розплаву на обертовий диск. Припій володіє високими експлуатаційними характеристиками, що забезпечує зменшення интерметаллидних прошарків в паяної шві. 2 з.п. ф-ли, 11 іл., 1 пр.
Винахід відноситься до галузі металургії, зокрема до способу отримання сплавів на основі титану, плавка та розливання яких проводиться у вакуумних дугових гарнисажних печах. Спосіб отримання сплаву на основі титану з вмістом бору 0,002-0,008 мас.% включає проведення вакуумної плавки в дугового гарнисажной печі з електродом, що витрачається, не має додаткового вакуумного порту для введення модифікуючих добавок. Наважку модифікатора B4C, загорнуту в алюмінієву фольгу, закладають в отвір витрачається електрода, яке висвердлюють від сплавляемого торця електрода на відстані, що визначається залежно від часу його розплавлення. Отримують сплав на основі титану з равноосной структурою та розміром зерна менше 15 мкм. 1 табл., 1 пр.
Винахід відноситься до галузі металургії, а саме до виробництва титанових сплавів, і може бути використане для високонавантажених деталей і вузлів, що працюють при температурах до 550°C тривало і при 600°C короткочасно. Сплав на основі титану містить, мас.%: Al 5,0-6,6, Mo 1,5-2,5, Zr 1,0-2,8, V 0,4-1,4, Fe 0,08-0,40, Si 0,08-0,28, Sn 1,5-3,8, Nb 0,4-1,2, O 0,02-0,18, C 0,008-0,080, Ti - інше. Сплав володіє високими характеристиками міцності при температурах до 600°C, підвищеним рівнем технологічності при гарячій деформації. 2 н.п. ф-ли, 3 табл., 3 пр.
Up!