СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И ИЗДЕЛИЕ, ВЫПОЛНЕННОЕ ИЗ НЕГО

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе титана, работающим при повышенных температурах. Задачей изобретения является повышение удельных прочностных и пластических характеристик при 20^oС и удельной кратковременной и длительной прочности за 100 ч при 650^oС. Предложен сплав на основе титана, включающий алюминий, ниобий, молибден, цирконий, кремний, который дополнительно содержит ванадий и углерод, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al 10-12, Nb 38-42, Мо 0,5-1,0, Zr 1-1,5, Si 0,1-0,25, V 1-1,5, С 0,05-0,08, Ti - остальное и изделие, выполненное из него. Техническим результатом изобретения является получение сплава, обладающего повышенной как низкотемпературной удельной прочностью и пластичностью, так и высокотемпературной удельной кратковременной и длительной прочностью за 100 ч при 650^oС. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

1. Сплав на основе титана, включающий алюминий, ниобий, молибден, цирконий, кремний, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий и углерод при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Аl - 10-12
Nb - 38-42
Мо - 0,5-1,0
Zr - 1-1,5
Si - 0,1-0,25
V - 1-1,5
С - 0,05-0,08
Ti - Остальное
2. Изделие, выполненное из сплава на основе титана, отличающееся тем, что оно выполнено из сплава следующего химического состава, мас. %:
Аl - 10-12
Nb - 38-42
Мо - 0,5-1,0
Zr - 1-1,5
Si - 0,1-0,25
V - 1-1,5
С - 0,05-0,08
Ti - Остальное

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе титана, работающим при повышенных температурах.

Известен сплав на основе титана [1], имеющий следующий состав, мас.%:
Аl - 9,3 - 14,2
Nb - 32 - 60,5
V - 0,24 - 6,2
Ti - Остальное
Из известного сплава изготавливаются элементы конструкций двигателей, работающих при температурах 550-650^oС.

Недостатком сплава является низкая жаропрочность - длительная прочность за 100 часов при температурах до 650^oС. Изделия, изготовленные из известного сплава, имеют ограниченный ресурс работы при рабочих температурах.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является сплав на основе титана [2], имеющий химический состав, маc.%:
Аl - 8,2 - 11,81
Nb - 31,7 - 43,8
Мо - 0 - 3,23
Та - 0 - 6,1
Zr - 0 - 3,0
Si - 0 - 0,38
Ti - Остальное
Сплав-прототип имеет недостаточно высокие значения удельного предела прочности, пластичности (относительного удлинения) при комнатной температуре и удельной кратковременной и длительной прочности за 100 часов при температурах до 650^oС. Элементы конструкции, изготовленные из сплава-прототипа, имеют ограниченный ресурс.

Технической задачей изобретения является повышение удельных прочностных и пластических характеристик при температуре 20^oС и удельной кратковременной и длительной прочности за 100 часов при температуре 650^oС.

Для достижения поставленной технической задачи предложен сплав на основе титана, включающий алюминий, ниобий, молибден, цирконий, кремний, который дополнительно содержит ванадий и углерод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Аl - 10 - 12
Nb - 38 - 42
Мо - 0,5 - 1,0
Zr - 1 - 1,5
Si - 0,1 - 0,25
V - 1 - 1,5
С - 0,05 - 0,08
Ti - Остальное
и изделие, выполненное из него.

Из предлагаемого сплава могут изготавливаться детали двигателя (например, лопатки, диски и кольца компрессора), длительно работающие при температурах 550-650^oС.

Авторами установлено, что дополнительно введенные в сплав на основе титана с заявленным соотношением компонентов V и С образуют сложные карбосилициды [(Ti,Zr, V)₅(Si,C)₃ и (Ti,Zr,V)₃(Si,C)₂], которые в виде дисперсных выделений упрочняют сплав, повышая его как низкотемпературную удельную прочность и пластичность, так и высокотемпературную удельную кратковременную и длительную прочность за 100 часов при температуре 650^oС.

Примеры осуществления.

Слитки предлагаемых сплавов изготавливали по технологии производства титановых сплавов, которая включала изготовление из шихтовых материалов расходуемого электрода и выплавку слитков многократным вакуумно-дуговым переплавом.

Составы предлагаемого сплава ( 1-3) и сплава-прототипа 4 приведены в таблице 1.

Механически обработанные литые заготовки подвергались ковке и прокатке с целью получения листовых полуфабрикатов толщиной 2 мм. Листовые полуфабрикаты подвергались термической обработке, разрезке на заготовки, из которых изготавливались образцы для испытаний. Свойства предлагаемого сплава ( 1-3) и сплава-прототипа 4 приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав превосходит при температуре 20^oС по удельной кратковременной прочности на 16,3-18,3%, по пластичности на 13-21%, а при температуре 650^oС по удельной кратковременной прочности на 14-17,1% и по удельной длительной прочности за 100 часов на 43,4-50% сплав-прототип.

Использование предлагаемого сплава позволит снизить вес конструкции, повысить технический ресурс и обеспечить надежность конструкции.

Литература
1. Патент США 5205984.

2. Патент ЕП 0924308.5