СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА
ALLOY ON TITANIUM BASE

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для изготовления изделий для авиационной и космической промышленности.
Известен сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий - 43, алюминий - 12,5 (статья The Grain Boundary Character Distribution in BCC and О+BCC Ti-Al-Nb Alloy Microstructures / Ti-2003 Science and Technology, volume IV, p.2145).
Недостатком этого сплава является низкая технологическая пластичность и низкие показатели характеристик пластичности при комнатной температуре.
Известен также сплав на основе титана, содержащий (мас.%): ниобий - 18-34, алюминий - 18-30 (патент Японии №3097748, С22С 14/00, 10.10.2000 г.) - прототип.
Недостатком этого сплава являются недостаточно высокие показатели жаропрочности и жаростойкости, небольшой срок службы при рабочих температурах, а также низкие показатели пластических характеристик и, как следствие, трещинообразование.
Предлагается сплав на основе титана, содержащий (мас.%):
Ниобий
43,9-45
Алюминий
9-11
Тантал
0,02-0,3
Кремний
0,04-0,2
Титан
остальное
Предлагаемый сплав отличается от прототипа тем, что в него дополнительно введен тантал и кремний, а компоненты взяты в следующем соотношении (мас.%):
Ниобий
43,9-45
Алюминий
9-11
Тантал
0,02-0,3
Кремний
0,04-0,2
Титан
остальное
Техническим результатом применения данного сплава является повышение жаропрочности, жаростойкости, пластичности, уменьшение трещинообразования и, как следствие, повышение срока службы.
2
Предлагаемый состав позволяет получать металл с равномерной структурой из β-зерен, внутри которых образуется О-фаза, а по границам выделения - α-фазы, что позволяет повысить жаропрочность, жаростойкость, пластичность и, как следствие, снизить трещинообразование. Все это приводит к увеличению срока службы деталей, изготовленных из этого материала.
Данный сплав отличается более высокой стабильностью β-фазы, а следовательно, и более высокой технологической пластичностью. Это позволяет при деформации заготовок из данного сплава уменьшить величину зерна и улучшить однородность структуры по сечению всего полуфабриката, и как следствие, увеличить механические свойства и срок службы изготовленных изделий.
Пример.
Получали слиток из титанового сплава с химическим составом (мас.%):
Ниобий
44,5
Алюминий
10
Тантал
0,15
Кремний
0,1
Титан
основа
Слиток диаметром 140 мм нагревали до температуры 1120°С и прессовали на горизонтальном гидравлическом прессе усилием 5000 тс.
Полученные заготовки сечением 30×80 мм, длиной 103 мм были прокатаны на стане "Дуо 260" на толщину 11,2 мм.
Механические свойства образцов из катаных плит, определенные по статическим испытаниям, представлены в таблице.
Также был испытан сплав-прототип.
№ эксперимента
Способ изготовления
σ<sub>В</sub>, МПа
σ<sub>0,2</sub>, МПа
δ, %
ψ, %
К<sub>1С</sub>,МПа·м<sup>1/2</sup>
<img file="00000001.tif" he="6" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />,МПа
1.
Предлагаемый сплав
970-1030
940-1000
8-14
15-25
38
>300
2.
Сплав-прототип
910-960
720-840
1,6-3,2
3,5-10,5
27
250
Таким образом, предлагаемый сплав позволяет повысить пластичность в 2-4 раза, прочность в 1,2-1,4 раза, трещиностойкость в 1,5 раза, жаропрочность на 50 МПа, и как следствие, увеличить срок службы в 1,5-1,7 раза.