Спосіб одержання виробів з титанових сплавів

1. Спосіб одержання виробів з титанових сплавів, який включає змішування порошку основи, що містить титан, з легувальними порошками елементів, які утворюють з титаном сплави, компактування в заготовки, форма яких відповідає кінцевим виробам, спікання у вакуумі при температурах, при яких не утворюється жодної рідкої фази, який відрізняється тим, що як основу використовують 10-50 мас. % порошку недосепарованого титану з розмірами часток менше 500 мкм, одержаного з недосепарованої титанової губки, C2 2 (19) 1 3 92714 4 складної форми шляхом пресування порошкових в вакуумній камері гарячого пресу до температур сумішей при кімнатній температурі та наступного розпаду ТіН2 для видалення газів. Потім виріб у спікання. вакуумі нагрівається до 1350-1500°С під приклаТитанові сплави - легкі і високоміцні матеріаденим тиском. Ця технологія не дозволяє повністю ли, що за показником питомої міцності (відношензапобігти окисленню високоактивного титанового ня міцності до густини) переважають усі матеріапорошку під час другого нагріву, тому що водень ли, крім берилію. Крім того, вони мають високу безперервно відкачується з камери. Крім того, корозійну стійкість. На сьогоднішній день деталі з спосіб не підходить для сумішей, що містять легтитанових сплавів виробляють або методом литкоплавкі метали і фази. ва, що включає виплавку зливків, їх гарячу дефоВідомий спосіб отримання виробів з титанових рмацію і обробку різанням, або методом порошкосплавів згідно патенту США №3,950,166, вої металургії. Перший метод не є економічно С22С1/04, 1976, що включає попереднє часткове ефективним, проте, при значній собівартості заспікання порошків титану та гідриду титану з метабезпечує високі властивості титанових сплавів. левими легувальними порошками при постійному Другий - економічно ефективний, проте веде до тиску аргону або у вакуумі, розпилення попереддещо знижених механічних властивостей. ньо спеченого сплаву та кінцеве спікання з метаПротягом останніх 30 років розроблено різні левими легувальними порошками, такими як Mo, порошкові технології для одержання виробів з тиV, Zr та лігатура Al-V, для досягнення необхідного танових сплавів, які характеризуються густиною та кінцевого складу. Отримана суміш пресується в механічними властивостями, достатніми для пракзаготовки необхідної форми та спікається у вакуутичного використання. Нові технології включають мі при 1000-1500°С. Такий складний процес необвикористання багатокомпонентних порошкових хідний для завершення металургійної реакції між сумішей, контроль розміру часток, гаряче ізостакомпонентами сплаву, яка не завершується після тичне пресування та спеціальну обробку поверхні. першої стадії. Водень не бере участі в реакції, Проте, усі ці порошкові технології, в тому числі оскільки він безперервно відкачується при вакуумтрадиційні, не подолали обмежених характеристик ному спіканні або розбавляється інертним газом порошкових титанових сплавів. при спіканні в аргоні. Для завершення реакції і Відомий спосіб одержання: виробів з титаноотримання однорідного сплаву необхідного складу вих сплавів, захищений патентом Японії технологія включає додаткове розпилення сплаву, №06092605, МПК B22F3/24, Бюл. ИСМ, №4, 1998, добавку нових порцій компонентів і повторне спіщо включає брикетування сумішей металевих покання. Після такого працеємного та малоефективрошків на основі порошку титану, вакуумне спіканного процесу густина кінцевих виробів складає лише 95-98% від теоретичного значення. Низька ня, гаряче ізостатичне пресування сплаву в + густина та недостатня міцність викликані вказаним області та ударну обробку поверхні для видалення розпилюванням, оскільки кожне розпилювання пор в поверхневому шарі. Нерівномірний розподіл титанових сплавів веде до додаткового окислення пор в глибині спечених виробів є недоліком спосота накопичення мікроструктурних дефектів і домібу, оскільки знижує механічні властивості, особлишок. во, міцність. Відомий спосіб отримання виробів з титанових Відомий спосіб одержання титанових виробів сплавів за патентом США №5,441,695, B22F3/10, (див. акц. заявку Японії №1-29864, МПК C22F1/18, 1995, що включає спікання порошку гідриду титаБюл. ИСМ, №3, 1990), що включає пресування ну. Проте, цей процес відноситься до виробництва порошкової суміші на основі порошку титану, вакуматеріалів, що містять з'єднання TiNi, оскільки умне спікання, гартування сплаву від температур кінцевою стадією описаного в патенті процесу є -області та гаряче пресування при температурі спікання порошку при 1200°С в атмосфері азоту, вище 800°С. При цьому окислення, яке має місце причому відбувається реакція титану з азотом. при гарячому пресуванні, веде до погіршення комЗ'єднання TiNi формується вище 800°С, і розчинплексу механічних властивостей. ність азоту в твердому титані складає до 6 мас.% Відомий спосіб отримання виробів з титанових при нагріванні до 1200°С (Vol A.E. Structure and сплавів, захищений патентом США №4,432,795, Properties of Binary Metal Systems, v. 1, 1959, p. МПК С22С14/00, Бюл. ИСМ, №10, 1984, який поля145). Такий високий рівень азоту є абсолютно негає в розмелюванні порошків легких металів до прийнятним в усіх титанових сплавах, що викорисрозміру часток менше 20 мкм, змішування їх з частовуються в якості конструкційних матеріалів в тками титанової основи з розміром більше 40 мкм, різних галузях. Проте, нітрид титану привабливий брикетування сумішей в прес-формах і спікання для декорування поверхонь, бо своїм блиском і при температурах, при яких не утворюються рідкі кольором нагадує золото. Декорування титану є фази. Спосіб дозволяє отримати вироби з густиметою патенту США 5,441,695, що виходить з його ною, близькою до теоретичного значення, проте, назви та ·прикладів, де "спечені деталі мають інсплави забруднені залізом, киснем та іншими дотенсивний блиск". Таким чином, ця технологія не мішками, що знижує їх механічні властивості і не може бути використана для отримання будь-яких дозволяє використовувати сплави в умовах критиконструкційних деталей з титанових сплавів, чних навантажень. включаючи сплави, що містять алюміній та ванаВідомий спосіб отримання виробів з титанових дій, по причині формування нітридів цих металів, сплавів за патентом США №4,838,935, С22С1/04, що веде до погіршення механічних властивостей 1989, що включає використання суміші гідриду титанових сплавів. Більше того, продукція, отрититану разом з титановим порошком для пресування та спікання. Спресований виріб нагрівається 5 92714 6 мана за цим патентом, насичена киснем, а також ханічних характеристик виробів при покращенні воднем. економічної ефективності процесу. Відомі способи отримання виробів з титанових Поставлена задача вирішується за рахунок тосплавів шляхом використання гідриду титану як го, що у відомому способі отримання виробів з вихідної сировини разом з легувальними пороштитанових сплавів, який включає змішування поками з метою покращення пластичності та хімічної рошку основи, що містить титан, з легувальними чистоти синтезованих титанових сплавів (див. папорошками елементів, які утворюють з титаном тенти Японії №07278609, 1995; №06088153, 1994, сплави, брикетування в заготовки, форма яких США №3,472,705, 1969, міжнародну заявку відповідає кінцевим виробам, спікання у вакуумі №9701409, 1997). Усі ці способи включають вакупри температурах, при яких не утворюється жодумне нагрівання та спікання разом з неперервною ної рідкої фази, згідно з винаходом, в якості основідкачкою. Таким чином, "чистящий ефект" водню ви використовують 10-50 мас.% порошку недосене використано належним чином і часткове окиспарованого титану з розмірами часток менше лення знову відбувається після видалення водню з 500мкм, отриманого з недосепарованої титанової вакуумної камери. Отже, ці способи не забезпечугубки, яка містить до 2,0 мас.% хлору та до ють ефективне покращення механічних властиво2,0мас.% магнію, та/або 10-90 мас.% порошку гідстей спечених сплавів, незважаючи на покращенрованого титану, причому цей порошок є сумішшю ня спікання при термічній дисоціації гідриду двох порошків гідрованого титану А і В, які містять титану. різну кількість водню: порошок А містить 0,2Деякі спеціальні технології було запропонова1,0мас.% водню, а порошок В містить 2,0-3,9мас.% но для отримання виробів з титанових сплавів у водню, та/або до 90 мас.% стандартного титанововодневій атмосфері (див. патенти Японії го порошку, в якості легувальних порошків дода№58034102, 1983, та Швейцарії №684978, МПК ють 5,0-50 мас.% лігатур або металів, причому С22С14/00, 1995). Ці способи не можуть попереспіввідношення між розмірами часток порошків дити забруднення металу, що спікається, так само, основи та легувальних порошків складає 1:(0,01як і способи, описані вище: після видалення атмо0,7), брикетування отриманої суміші в заготовки сфери, що містить водень, має місце повторне проводять в прес-формах або прямою прокаткою окислення високоактивних металів. порошків, або холодним ізостатичним пресуванНайбільш близькою за технічною суттю до ням, або інжекційним пресуванням до відносної способу отримання виробів з титанових сплавів, густини не менше 60% під тиском 400-960 МПа, що заявляється, а також за результатом, що досяпотім нагрівають збрикетовані заготовки до 300гається, є технологія отримання виробів з титано900°С та витримують їх в цьому температурному вих сплавів за патентом України №70366, МПК інтервалі не менше 30 хвилин в атмосфері водню, B22F3/16, 2001, вибрана як найближчий аналог. що виділяється з гідрованого титану, а спікання Дана технологія включає змішування порошку гідвиробів здійснюють у -області титану шляхом риду титану з розміром часток