Гідрид титану губчастого, легований киснем

Реферат: Гідрид титану губчастого містить водень, кисень, залізо, хлор, азот, вуглець і титан. UA 74771 U (12) UA 74771 U UA 74771 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до кольорової металургії, а саме до розробки гідриду титану губчастого, який можна використовувати як сировину для виготовлення методом порошкової металургії титанових напівфабрикатів і готових виробів на основі титану. Для виготовлення вузлів і агрегатів не відповідального призначення авіакосмічної, машинобудівної, хімічної та нафтопереробної промисловості широко використовується титановий сплав середньої міцності марки 2М2А з рівнем механічних властивостей σв≥686 МПа, δ≥6 % і ψ≥8 %. Цей сплав отримують методом порошкової металургії з порошків: титану марки ПТ5-1 (ТУ У 14-10-026-98), алюмінію і молібдену [1]. Недоліками цього сплаву при вказаному методі його отримання є чутливість властивостей сплаву до вихідного фракційного складу порошку ПТ-5, необхідність застосування дорогих легуючих елементів для забезпечення необхідного рівня механічних характеристик, а також наявність операцій шихтопідготовки, що потребує вирішення додаткових питань з екології і вибухобезпеки [2]. Відомий склад титану губчастого, легованого киснем [3], який містить, мас. %: кисень 0,12-0,50 залізо 0,05-0,13 хлор 0,08-0,10 азот 0,02-0,03 титан решта. Недоліком цього матеріалу, при використанні його як стартового для отримання виробів методом порошкової металургії, є відсутність водню, який надає крихкості. Це робить неможливим дроблення матеріалу до заданої фракції, і виготовлення з нього спечених титанових напівфабрикатів і готових виробів із заданими характеристиками. Найбільш близьким за сукупністю ознак до корисної моделі, що заявляється, є порошок гідриду титану губчастого [4], що вибраний як найближчий аналог, який містить, мас. %: водень 1,1-3,90 кисень 0,09-0,1 залізо 0,054-0,073 хлор 0,05-0,054 азот 0,011-0,013 нікель 0,041 вуглець 0,005-0,008 титан решта. Недоліком цього матеріалу є низький вміст кисню, що не забезпечує необхідного рівня міцності напівфабрикатів і готових виробів, отриманих із нього. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки хімічного складу гідриду титану губчастого, який забезпечував би необхідні механічні характеристики напівфабрикатів і готових виробів, отриманих з нього. Поставлена задача вирішується підвищенням рівня кисню в гідриді титану губчастого, який містить водень, кисень, залізо, хлор, азот, вуглець і титан, який відрізняється тим, що має наступне співвідношення компонентів, % мас.: водень 1,10-3,90 кисень 0,28-0,50 залізо 0,054-0,073 хлор 0,05-0,054 азот 0,011-0,013 вуглець 0,005-0,008 титан решта. Саме таке співвідношення елементів забезпечує досягнення нового технічного результату одержання гідриду титана губчастого, який забезпечував би необхідні механічні характеристики спечених напівфабрикатів і готових виробів. Досягнення необхідних властивостей відбувається за рахунок наявності оптимальної кількості кисню в гідриді титана губчастого. Кисень виступає як легуючий елемент впровадження і забезпечує реалізацію твердорозчинного зміцнення. Вміст кисню до 0,28 % не забезпечує необхідного рівня міцності кінцевих виробів, так як не викликає достатнього викривлення кристалічної ґратки і, як наслідок, не створює достатнього рівня напружень навколо атомів основного матеріалу. Вміст кисню більше 0,50 % підвищує міцність, але призводить до зниження відносного подовження нижче заданої величини регламентованої для сплаву 2М2А. Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей - розроблено хімічний склад гідриду титану губчастого, який забезпечує 1 UA 74771 U 5 10 необхідний рівень механічних характеристик напівфабрикатів і готових виробів, отриманих з нього. Для експериментальної перевірки пропонованого складу матеріалу було виготовлено порошок гідриду титана губчатого, легованого киснем. Титан губчастий, легований киснем [5] завантажували в реакційну камеру електроустановки і здійснювали вакуумування останньої. Після цього до неї подавали аргон (ГОСТ 10157-79) до отримання в камері надлишкового тиску і здійснювали наводнювання шляхом подачі водню (ГОСТ 3022-80). По закінченню процесу гідрування отриманий гідрид титану губчастого охолоджували в замкнутому об'ємі реакційної камери. Із даного матеріалу компактуванням і спіканням [2] отримували зразки, які потім піддавали випробуванням на визначення рівня механічних властивостей при статичних навантаженнях (ГОСТ 1497-84). Результати дослідження наведені у табл. Таблиця Хімічний склад вихідної сировини і деякі механічні характеристики спечених зразків, отриманих на її основі № Вихідна сировина 1 титан губчастий, легований киснем 2 гідрид титана губчастого [4] 3 дослідний 4 матеріал 5 6 7 15 20 25 30 35 Хімічний склад, мас. % [Н] [N] Сl Fe [О] С Ni Ті 0,020,03 0,080,10 0,050,13 0,120,50 решта 3,9 0,2 1,1 2,5 3.9 6,3 0,0110,013 0,010 0,011 0,012 0,013 0,014 0,054 0,048 0,050 0,052 0,054 0,056 Механічні властивості σв, δ, % Ψ, % МПа 0,054- 0,09- 0,005549- 21,8- 37,70,041 решта 0,073 0,10 0,008 571 30,7 44,3 0,044 0,17 0,0035 решта 570 16,0 31,0 0,054 0,28 0,0050 решта 687 14,6 26,4 0,064 0,39 0,0065 решта 713 10,7 21,4 0,073 0,50 0,0080 решта 820 6,2 16,3 0,083 0,61 0,0095 решта 890 4,8 10,3. Аналіз проведених досліджень показав, що використання запропонованого матеріалу дозволяє одержувати необхідний рівень механічних характеристик напівфабрикатів і готових виробів, отриманих з нього. Джерела інформації: 1. Биков И.О. Применение гидрированого титана с заданным содержанием кислорода для получения изделий методом порошковой металлургии / И.О. Биков, А.В. Овчинников, С.И. Давыдов, М.В. Дрозденко, З.В. Леховицер // Теория и практика металлургии, 2011. - № 1-2. - С. 65-69. 2. Воробьев Б.Я., Олесов Ю.Г., Дрозденко В.А. Производство изделий из титановых порошков. - К.: Техника, 1976.-174 с. 3. Пат. 54498 UA, МПК С22С 14/00. Титан губчастий, легований киснем [Текст] / Давидов С.І., О.В., Шварцман Л.Я., Шевченко В.Г., Феофанов К.Л., Дрозденко В.А., Яценко О.П., Щербань Р.А.; заявники і патентовласники Давидов С.І., Овчинников О.В., Шварцман Л.Я., Шевченко В.Г., Феофанов К.Л., Дрозденко В.А., Яценко О.П., Щербань Р.А. - № 201006171; заявл. 21.05.2010; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 21. 4. Ивасишин О.М. Апробация порошков гидрированного титана производства КП "ЗТМК" в технологических процессах порошковой металлургии / О.М. Ивасишин, Д.Г. Саввакин, М.В. Матвийчук, В.В. Тэлин, Л.Я. Шварцман, С.И. Давыдов, Ю.Л. Ставицкий // Международная конференция Ті-2007 в СНГ. - Сборник трудов.- К.: РИО ИМФ им. Г.В. Курдюмова НАН Украины - С. 73-77. 5. Пат. 46526 UA, МПК С22В 34/12. Спосіб отримання губчастого титану, легованого киснем [Текст] / Яценко О.П., Дрозденко В.А, Щербань Р.А.; Давидов С.І., Шварцман Л.Я., Феофанов К.Л., заявники і патентовласники Яценко О.П. - № 200907021; заявл. 06.07.2009; опубл. 25.12.2009, Бюл. № 24. 2 UA 74771 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Гідрид титану губчастого, що містить водень, кисень, залізо, хлор, азот, вуглець і титан, який відрізняється тим, що має наступне співвідношення компонентів, % мас.: водень 1,10-3,90 кисень 0,28-0,50 залізо 0,054-0,073 хлор 0,05-0,054 азот 0,011-0,013 вуглець 0,005-0,008 титан решта. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3