сплав на основе титана и изделие, выполненное из него
| Классы МПК: | C22C14/00 Сплавы на основе титана |
| Автор(ы): | Каблов Е.Н., Моисеев В.Н., Сысоева Н.В. |
| Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2001-11-08 публикация патента:
27.08.2003 |
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, предназначенных для использования в качестве жаропрочного материала. Заявленный сплав и изделие, выполненное из него, содержат компоненты при следующем соотношении, мас. %: Al 5,5-8,0, Nb 20,0-30,0, Мо 0,5-12,0, Si 0,015-0,5, С 0,015-0,5, В 0,015-0,5, Y 0,01-0,7, О2 0,02-0,2,N2 0,01-0,05, Н2 0,001-0,03, Тi - остальное и изделие, выполненное из него. Техническим результатом изобретения является то, что предлагаемый сплав и изделие из него обладают по сравнению с прототипом более высокой пластичностью, сопротивлением ползучести, показателями сопротивления малоцикловой усталости в сочетании с высокой прочностью, жаропрочностью и модулем упругости. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, молибден, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит углерод, бор, иттрий, кислород, азот и водород при следующем соотношении компонентов, мас. %:Аl - 5,5-8,0
Nb - 20,0-30,0
Мо - 0,5-12,0
Si - 0,015-0,5
С - 0,015-0,5
В - 0,015-0,5
Y - 0,01-0,7
О2 - 0,02-0,2
N2 - 0,01-0,05
Н2 - 0,001-0,03
Тi - Остальное
2. Изделие из сплава на основе титана, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава следующего химического состава, мас. %:
Аl - 5,5-8,0
Nb - 20,0-30,0
Мо - 0,5-12,0
Si - 0,015-0,5
С - 0,015-0,5
В - 0,015-0,5
Y - 0,01-0,7
О2 - 0,02-0,2
N2 - 0,01-0,05
Н2 - 0,001-0,03
Ti - Остальное
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к металлургии сплавов на основе титана, предназначенных для использования в качестве жаропрочного материала для изготовления деталей ГТД. Известен сплав на основе титана следующего химического состава, мас.%:А1 - 13,5-15,3
Nb - 19,5-30
V - До 4,1
Ti - Остальное [1]
Данный сплав применяется для изготовления поковок и штамповок деталей двигателя. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав следующего химического состава, мас.%:
А1 - 11,3-11,8
Nb - 17,5-26,5
V - 0-3,0
Мо - 0-5,5
Si - 0,3 0,5
Zr - 0-5,2
Ti - Остальное [2]
Из этого сплава изготавливают детали горячего тракта двигателя. Основным недостатком известных сплавов является невозможность получения на крупногабаритных полуфабрикатах сочетания высокого уровня прочности, жаропрочности, сопротивления ползучести с высокой пластичностью, сопротивлением малоцикловой усталости и модулем упругости. Технической задачей изобретения является повышение пластичности, сопротивления ползучести и показателей сопротивления малоцикловой усталости в сочетании с высокой прочностью, жаропрочностью и модулем упругости крупногабаритных полуфабрикатов из титановых сплавов. Поставленная техническая задача достигается тем, что сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, молибден, кремний, дополнительно содержит углерод, бор, иттрий, кислород, азот и водород при следующем соотношении компонентов, мас.%:
А1 - 5,5-8,0
Nb - 20,0-30,0
Мо - 0,5-12,0
Si - 0,015-0,5
С - 0,015-0,5
В - 0,015-0,5
Y - 0,01-0,7
O2 - 0,02-0,2
N2 - 0,01-0,05
Н2 - 0,001-0,03
Ti - Остальное
и изделие, выполненное из него. Предлагаемый сплав может быть применен для изготовления деталей горячего тракта авиационных двигателей, а именно: дисков, лопаток, корпусов, турбин т.п. Особо следует указать на положительное совместное влияние Si, С, В и Y на свойства сплава и изделия из него. В этом случае наблюдается наиболее благоприятное сочетание прочности, жаропрочности, сопротивления ползучести и малоцикловой усталости, пластичности и модуля упругости. При заявленном содержании компонентов авторами установлено, что полученный эффект достигается не только за счет выделения известных интерметаллических фаз, но, главным образом, за счет выделения соединений типа Tix Nby (Si, Y, С, В, N, O)z, которые оказывают существенное влияние на повышение уровня прочности, жаропрочности (650oС), сопротивления ползучести (650oC) и малоцикловой усталости, пластичности и модуля упругости. Примеры осуществления
Методом вакуумно-дуговой плавки получены слитки данных сплавов массой 10 кг. После ковки, горячей прокатки и механической обработки получены обточенные прутки-электроды
55-60 мм. После центробежного распыления электродов на гранулы, компактирования гранул методом горячего изостатического прессования в газостате, обработки давлением и термической обработки в электрических печах на образцах сплавов предлагаемых составов были определены механические свойства, которые приведены в таблице. Из таблицы видно, что предлагаемый сплав обладает более высокими механическими свойствами по сравнению со свойствами прототипа: прочность при комнатной температуре повышается на 4,8-12,5%, относительное удлинение - на 62,5-150%, сопротивление малоцикловой усталости - на 17,3-46,7%, длительная прочность при 650oС за 100 часов - на 13-22,8%, сопротивление ползучести при 650oС за 100 часов - на 11-38,8%, модуль упругости при комнатной температуре - на 18-25,4%, модуль упругости при температуре 650oС - на 2,8-11,4%. Применение предлагаемого сплава позволит повысить эксплуатационную надежность и ресурс изделий на 10-20%. ЛИТЕРАТУРА1. US 4292077, МПК 7 С 22 С 14/00, 29.09.1981. 2. US 5183635, МПК 7 С 22 С 14/00, 02.02.1993.
Класс C22C14/00 Сплавы на основе титана
