СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДА ТИТАНА
TITANIUM-BASE ALLOY

Предполагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности.
Известен сплав на основе титана, состоящий из (мас.%): ниобий - 38,0-42,0, алюминий - 10,0-12,0, молибден - 0,5-1,0, цирконий - 1,0-1,5, кремний - 0,1-0,25, ванадий - 1,0-1,5, углерод - 0,05-0,08 (заявка на изобретение Российской Федерации №2001125968, С22С 14/00, 20.06.2003 г.)
Недостатком этого сплава является низкая технологическая пластичность и низкие показатели характеристик пластичности при комнатной температуре.
Известен также сплав на основе титана, состоящий из (мас.%): ниобий - 43,0-45, алюминий - 9,0-11,0, тантал - 0,02-0,3, кремний - 0,04-0,2 (патент Российской Федерации №2375484, С22С 14/00, 26.05.2008 г.) прототип.
Недостатком этого сплава являются недостаточно высокие показатели прочности, жаропрочности и жаростойкости, небольшой срок службы при рабочих температурах, а также недостаточно высокие показатели пластических характеристик.
Предлагается сплав на основе титана, состоящий из (мас.%):
Ниобий
44,0-47,0
Алюминий
8,0-12,0
Тантал
0,02-0,5
Кремний
0,04-0,3
Медь
0,03-0,2
Хром
0,03-0,2
Титан
остальное
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введены медь и хром, а компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):
Ниобий
44,0-47,0
Алюминий
8,0-12,0
Тантал
0,02-0,5
Кремний
0,04-0,3
Медь
0,03-0,2
Хром
0,03-0,2
Титан
остальное
2
Повышение содержания ниобия в данном сплаве позволяет получать, после проведения термодеформационных обработок, металл с равномерной структурой состоящей из β - фазы, по границам и внутри которой выделяется О - фаза различной морфологии, что позволяет повысить прочность, жаропрочность и жаростойкость сплава. Введение меди в данный сплав приводит к выделению при старении дисперсного соединения TiCu, что увеличивает пластичность и свариваемость материала.
2
Добавка хрома способствует образованию соединения TiCr которое обеспечивает более высокую стабильность β - фазы, что обеспечивает более высокую технологическую пластичность. Это позволяет при деформации заготовок из данного сплава уменьшить величину зерна, повысить однородность структуры по сечению всего полуфабриката, и тем самым обеспечить более высокие уровень и стабильность механических свойств изделия.
Техническим результатом применения данного сплава является повышение прочности, жаропрочности, жаростойкости, пластичности, и, как следствие, повышение срока службы изготовленных деталей и полуфабрикатов.
Пример.
Получали слиток из титанового сплава с химическим составом (мас.%):
Ниобий
- 46,5
Алюминий
- 9,6
Тантал
- 0,2
Кремний
- 0,11
Медь
0,1
Хром
0,1
Титан - основа
Слиток диаметром 190 мм нагревали до температуры 1080°С и осаживали методом дробной деформации на вертикальном гидравлическом прессе усилием 10000 тнс.
Механические свойства образцов в состоянии деформация + термообработка, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице.
По такой же схеме был изготовлен и испытан сплав - прототип.
№ эксперимента
Способ изготовления
σв, МПа
σ<sub>0,2</sub>, МПа
δ,%
ψ, %
К<sub>1С</sub>, МПа·м<sup>1/2</sup>
<img file="00000001.tif" he="7" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />, Мпа
1.
Предлагаемый сплав
1100-1170
1020-1070
14-16
15-25
35-38
350
2.
Сплав - прототип
970-1030
940-1000
8-14
15-25
30-38
300
Таким образом предлагаемый сплав позволяет повысить пластичность на 2-4%, прочность на 70-140 МПа, жаропрочность на 50 МПа, и как следствие, значительно увеличить срок службы конструкционных изделий.