ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение
Приоритеты:
подача заявки: 2001-11-22
публикация патента: 10.09.2003
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к созданию новых сплавов на основе титана. Задачей изобретения является создание титанового сплава, обладающего после термообработки сочетанием высоких прочностных и пластических характеристик и изготовленного на основе относительно недорогих легирующих элементов. Предложенный сплав содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: алюминий - 1,5-3,5, молибден - 4,5-8,0, ванадий - 1,0-3,5, железо - 1,5-3,8, титан - остальное. Техническим результатом изобретения является создание метастабильного -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-титанового сплава, обладающего после термообработки высоким уровнем прочностных и пластических характеристик. 2 табл.
Метастабильный -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-титановый сплав, содержащий алюминий, молибден и железо, отличающийся тем, что сплав дополнительно содержит ванадий и компоненты взяты в следующем соотношении, мас. %: Алюминий - 1,5-3,5 Молибден - 4,5-8,0 Ванадий - 1,0-3,5 Железо - 1,5-3,8 Титан - Остальное
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к созданию новых сплавов на основе титана, сочетающих в себе высокие характеристики прочности и пластичности и применяемых для изготовления изделий широкого назначения, в частности деталей крепежа, различного рода витых пружин и др. и изготовленных с использованием относительно дешевых легирующих элементов. Известен сплав на основе титана, содержащий, %: 2-6 А1; 6-9 Мо; 1-3 V; 0,5-2 Cr; 0-1,5 Fe; Ti - остальное (авт. свид. СССР 180351, кл.С 22 С 14/00,1966). Недостатком известного сплава является недостаточная пластичность из-за высокого содержания алюминия и наличия хрома, кроме того сплав довольно дорогой. Известен сплав на основе титана, содержащий, мас.%: 4-6,3 А1; 4,5-5,9 V; 4,5-5,9 Мо; 2,0-3,6 Cr; 0,2-0,5 Fe; Ti остальное (патент РФ 2169204, кл.С 22 С 14/00, публ.2001г.). Известный сплав после термообработки имеет высокий уровень прочностных характеристик в массивных деталях, при этом уровень пластических характеристик недостаточен и сплав не может быть использован для изготовления таких деталей, как витые пружины. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является метастабильный -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-титановый сплав, содержащий, вес. %: 4-5 Fe; 4-7 Мо; 1-2 А1; О2 до 0,25; Ti остальное (патент США 5294267, кл.С 22 С 14/00, публ. 1994г.) - прототип. Данный сплав обладает высокими механическими характеристиками при относительной дешевизне и нашел широкое применение при изготовлении витых цилиндрических пружин для автомобилестроения. Недостатками известного сплава являются относительно невысокие пластические свойства, особенно относительное удлинение, что сужает область применения данного сплава и имеет немаловажное значение при изготовлении отдельных видов витых пружин и деталей крепежа. Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание титанового сплава, обладающего после термообработки сочетанием высоких прочностных и пластических характеристик и изготовленного на основе относительно недорогих легирующих элементов. Поставленная задача достигается тем, что в метастабильном -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-титановом сплаве, содержащим алюминий, молибден и железо, дополнительно введен ванадий и компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: Алюминий - 1,5-3,5 Молибден - 4,5-8,0 Ванадий - 1,0-3,5 Железо - 1,5-3,8 Титан - Остальное Введение ванадия в количестве 1,0-3,5% повышает пластические характеристики сплава до требуемых значений. Для достижения высоких прочностных характеристик сплав содержит более высокое по сравнению с прототипом количество алюминия. Алюминий при содержании его не более 3,5% не оказывает существенного влияния на пластичность сплава. Увеличение содержания алюминия более 3,5% и железа более 3,8% приводит к увеличению -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-фазы, ее упрочнению и снижает пластические характеристики сплава ниже заданных. Более низкое, чем в прототипе, содержание железа (<4%) обеспечивает большую фазовую стабильность при проведении термических циклов (при деформации и термообработке). При содержании алюминия менее 1,5% не удается достигнуть заданной прочности. Содержание молибдена менее 4,5% и железа менее 1,5% приводит к уменьшению количества -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-фазы и после термообработки невозможно достичь высокой прочности сплава. Увеличение содержания -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-стабилизаторов (молибдена и ванадия) выше заданных пределов снижает стабильность сплава в закаленном и состаренном состоянии приводит к увеличению размеров зерна при термообработке, что значительно снижает пластичность сплава (-титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211036/948.gif" ALIGN="ABSMIDDLE"><4%; -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211462/968.gif" ALIGN="ABSMIDDLE"><7%). Ванадий вводится в сплав из феррованадия, который содержит 65-85% ванадия, остальное железо, или в виде отходов сплавов системы Ti-Al-V. Для исследования свойств были выплавлены вакуумной дуговой плавкой слитки сплавов заявленного состава (табл.1) и изготовлены из полученного металла прутки -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211002/8856.gif" ALIGN="ABSMIDDLE"> 20 мм. Прутки подвергли следующей термообработке: нагрев до температуры на 30oС ниже температуры полиморфного превращения, охлаждение в воде, нагрев до 480oС в течение 8 часов, охлаждение на воздухе. После чего образцы были испытаны на растяжение по ASTM Е 8. Механические свойства изготовленных изделий из исследуемых сплавов приведены в таблице 2. Предлагаемый метастабильный -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-титановый сплав по сравнению с известными обладает регламентированным оптимальным сочетанием -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/946.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">- и -титановый сплав, патент № 2211873" SRC="/images/patents/259/2211021/945.gif" ALIGN="ABSMIDDLE">-стабилизирующих легирующих элементов, обеспечивающих после термообработки высокий уровень прочностных и пластических характеристик; более дешевый и может быть использован для изготовления ответственных деталей широкого назначения.
-титановый сплав