Сплав на основі титану

Сплав на основі титану, що містить алюміній, кремній, цирконій, молібден і хром, який 3 29456 титан решта. Цей сплав був розроблений для використання при високих температурах, однак температурна область його застосування виявилась обмеженою температурою 600°С. Такий порівняно низький рівень жароміцності обумовлений тим, що у відомому сплаві при зазначеній концентрації легуючи х елементів діє лише один механізм зміцнення -твердорозчиний. Як і в сплаві RMI концентрація кремнію в сплаві TIMETAL є недостатньою для реалізації евтектичного механізму зміцнення. Найбільш близькою до заявленої корисної моделі складом того ж призначення по сукупності ознак, що взятий за прототип [TITANIU M MATRIX COMPOSITES Патент США №5,366,570 С22С14/00, 22.11.1994], є склад титановоматричного композита зі зміцненням титанової матриці керамічною фазою при наступному співвідношенні компонентів мас.%: кремній 0,01-20,0 алюміній 0,01-13,0 як мінімум три елементи, обраних із групи, що включає цирконій, молібден, хром, вуглець, марганець, залізо й бор 0,01-15,0 титан решта. Недоліком даного сплаву є те, що при зазначеній системі легування сплав має недостатньо високу міцність і тріщиностійкість при кімнатній і підвищених температурах. Відомо, що при концентрації алюмінію в титанових сплавах менш ніж 2,7-3,0% утворюється окрихчувальна фаза Ті3 Аl, присутність якої приводить до погіршення оброблюваності сплаву. Хром і залізо, утворюють з титаном велику кількість інтерматалідів, що сприяє підвищенню твердості сплаву и також приводе до погіршення оброблюваності сплаву. В наслідок цього доцільним є звуження інтервалу концентрацій вказаних легуючи х елементів. В основу корисної моделі поставлене завдання підвищення міцності ( на розтяг та вигин) і тріщиностійкості при кімнатній і підвищених температурах. Поставлене завдання досягається тим, що сплав на основі титану, що містить алюміній, кремній, цирконій, молібден, хром і відповідно до корисної моделі додатково містить ванадій і олово при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: алюміній 2,7-5,5 кремній 1,5-4,3 цирконій 0,01-6,7 молібден 3,5-5,5 хром 0,01-5,0 ванадій 8,6-12,0 олово 2,9-4,5 титан решта У лабораторії інституту в ідентичних умовах був проведений порівняльний аналіз властивостей сплаву, що заявляється, і сплаву - прототипу. Злитки сплавів масою 5кг одержували методом елекгроннопроменевої плавки у вакуумі. Дослідні плавки проводили в мідному тиглі, який 4 охолоджувався водою і мав такі розміри: діаметр 110мм, об'єм робочого простору -3л. Для забезпечення рівномірності сплаву по складу конструкцією тигля передбачена система електромагнітного перемішування розплаву струмами високої частоти. Умови проведення плавки були такими: максимальна потужність електронного променя -180кВт, витрата води, яка охолоджувала тигель - 90л/хв, робочий тиск у плавильній камері - 0,13Па. Твердіння розплавів проходило в гарнісажі металевого кокілю. З отриманих виливків були виготовлені зразки для дослідження макро- і мікроструктури, визначення фазового складу, механічних випробувань на розтяг та вигин, і на тріщиностійкість. Металографічні дослідження проводили на спеціально підготовлених шліфа х за допомогою мікроскопа Neophot-30. Для виявлення мікроструктури сплавів використовували універсальний протравлювач титанових сплавів водяний розчин плавикової й азотної кислот. Уточнення фазового складу проводили методами мікроренггеноспектрального й ренггеноструктурного аналізу. Сплав, що заявляється, і сплав-прототип були досліджені таким способом: - визначена концентрація елементів хімічного складу стандартними методами хімічного аналізу; - проведені механічні випробування на розтяг (sв) на стандартних зразках при нормальній і підвищених (600, 700, 800°С) температурах за ГОСТ 1497-84 і ГОСТ 9651-81 відповідно; - випробування на статичний вигин (sвиг) проводили за ГОСТ 14.019-80 в інтервалі температур 20...800°С; - тріщиностійкість (в'язкість руйнування) К1с визначали за ГОСТ (Методи механічних випробувань). Визначення характеристик тріщиностійкості (в'язкості руйнування) при статичному навантаженні при температурах 20, 600, 700, 800, 900 °С. Результати випробувань наведено в таблиці. Результати випробувань механічних властивостей сплаву, який за № 1 2 А1 3,7 3,7 3,7 3,7 3,7 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 Si 4,0 4,0 4,0 4,0 4,0 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 Хімічний склад сплавів, мас.% Zr Mo Cr V 5,8 5,3 1,9 9,7 5,8 5,3 1,9 9,7 5,8 5,3 1,9 9,7 5,8 5,3 1,9 9,7 5,8 5,3 1,9 9,7 4,3 3,7 4,5 4,3 3,7 4,5 4,3 3,7 4,5 4,3 3,7 4,5 4,3 3,7 4,5 Тем Sn 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1 Ті інш. інш. інш. інш. інш. інш. інш. інш. інш. інш. 6 7 8 9 6 7 8 9