патент
№ RU 2660461
МПК B23K20/14

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ ПСЕВДО - α - СПЛАВОВ

Авторы:
Виноградов Юрий Иванович Маслов Александр Иванович Шалыга Сергей Владимирович
Все (18)
Номер заявки
2017114203
Дата подачи заявки
25.04.2017
Опубликовано
06.07.2018
Страна
RU
Дата приоритета
21.06.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Реферат

Изобретение может быть использовано для получения сверхпластической штамповкой изделий сложной формы. Осуществляют вакуумно-дуговую выплавку слитка из сплава ВТ20 и изготовление детали сверхпластической деформацией слитка при скорости деформации 10сс последующими термической обработкой. При вакуумно-дуговой выплавке слитка в состав сплава вводят лигатуру (Ti-Al-Gd). Сверхпластическую деформацию производят при температуре от 800 до 900°С, а термическую обработку - при температуре от 800 до 850°С с последующей выдержкой при температуре от 400 до 500°С до получения (α+β)-фазы титанового сплава. Изобретение обеспечивает повышение прочностных свойств, модуля упругости и коррозионной стойкости деталей из титанового псевдо - α - сплава ВТ20 за счет выбора состава его легирования.

Формула изобретения

Способ изготовления деталей из титанового псевдо - α - сплава, включающий вакуумно-дуговую выплавку слитка из сплава ВТ20, изготовление детали сверхпластической деформацией слитка при заданных температуре и скорости деформации 10-4 с-1 с последующими термической обработкой при определенных температурах и выдержкой, отличающийся тем, что при вакуумно-дуговой выплавке слитка в состав сплава вводят лигатуру (Ti-Al-Gd), сверхпластическую деформацию производят при температуре от 800 до 900°С, а термическую обработку - при температуре от 800 до 850°С с последующей выдержкой при температуре от 400 до 500°С до получения (α+β)-фазы титанового сплава.

Описание

Изобретение относится к области металлургии, преимущественно к способам получения деталей или изделий с регламентированной структурой, и может быть использовано для оптимизации технологического процесса сверхпластической штамповки (формовки) изделий сложной формы.

В этом отношении титановые сплавы, обладающие высокой удельной прочностью и коррозионной стойкостью, являются наиболее широко используемыми конструкционными материалами, особенно в авиационном и ракетно-космическом машиностроении.

Спектр произведенных изделий включает лопасти сложных форм, фланцы, полые цилиндры, элементы панелей, мотогондолы, люки, двери и т.д. Во время эксплуатации вышеупомянутые изделия подвергаются влиянию высоких и низких температур, больших нагрузок на элементы конструкции, влиянию агрессивных сред и т.д. Все эти задачи могут быть эффективно решены путем внедрения высокоэффективных и малоотходных технологий производства металлических деталей и изделий, работающих на основе использовании эффекта сверхпластичности. Штамповка (формовка) в условиях сверхпластичности дает возможность упростить процесс изготовления отдельных деталей и изделий элементов конструкции ЛА, а также сократить технологические расходы.

Некоторые из высокопрочных титановых сплавов применяются в изготовлении элементов конструкции летательных аппаратов, в частности самолеты серии «СУ», (лонжероны, панели мотогондол, люков, дверей и т.д.). В связи с этим разрабатываются новые методы и средства для повышения срока службы элементов конструкций, выполненных из титановых псевдо - α - сплавов.

Псевдо - α - сплавы содержат небольшие количества алюминия и малые концентрации β-стабилизаторов, что позволяет им сохранить при операции формовки высокую технологичность, близкую к технологичности чистого титана. Эти сплавы хорошо свариваются всеми видами сварки, к тому же они дешевле всех других разновидностей титановых сплавов, что делает их предпочтительней при производстве изделий массового или серийного производства. К недостаткам титановых псевдо - α - сплавов можно отнести недостаточную прочность и склонность к водородной хрупкости.

Известны способы изготовления деталей из эвтектоидных титановых сплавов (ВТ3-1, ВТ6, ВТ22 и др.) методом сверхпластической деформации (формовки) и диффузионной сварки (А.с. СССР №1577378, C22F 1/04, 1988; А.с. СССР №1759583, В23K 20/14, 1990; патент США №4582244, 1985; European Patent №0568201, 1993).

Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2569441, В23K 20/14, 2015, которое было принято авторами за ближайший аналог.

Недостатком данного способа является то, что при использовании заготовок из титанового псевдо - α - сплава ВТ20, применяемая технология не позволяет получить необходимые прочностные характеристики готовых деталей и изделий.

Это связано с тем, что в этих условиях формовки получается минимальное растворное состояние α-фазы, в связи с чем временное сопротивление разрыву микроструктуры сплава ВТ20 существенно снижается с повышением температуры.

Технической задачей является повышение прочностных свойств, модуля упругости, коррозионной стойкости деталей из титанового псевдо - α - сплава ВТ20, за счет выбора дополнительного, оптимального для данной технологии, состава легирования.

Способ осуществляется следующим образом.

Для изготовления деталей и изделий в способе, заключающемся в том, что слитки для изготовления деталей выплавляют вакуумно-дуговым методом, а детали изготавливают сверхпластичной деформацией при заданных температурах и скоростях деформации 10-4с-1 с последующей термической обработкой при определенных температурах и выдержкой, вакуумно-дуговую выплавку слитков производят с дополнительными химическими элементами легирования (Ti-Al-Gd), сверхпластическую деформацию производят при температуре от 800 до 900°С, а термическую обработку при температуре от 800 до 850°С и продолжительности выдержки от 400 до 500°С.

Структурный анализ показал, что растворный состав крупнозернистой α-фазы превратился в мелкозернистую структуру по краям α-фазы, что характерно для титановых (α+β)-сплавов. Таким образом, благодаря введению в химический состав псевдо - α - сплава ВТ20 дополнительных легирующих элементов (Ti-Al-Gd) повышаются прочностные характеристики, модуль упругости и коррозионная стойкость, что делает возможным производить детали и изделия элементов летательных аппаратов из дешевых псевдо - α - сплавов, и при этом не снижая характеристик более прочных (α+β)-титановых сплавов.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты