RU2039112C1 - Titanium-base heat resistant alloy - Google Patents
Titanium-base heat resistant alloy Download PDFInfo
- Publication number
- RU2039112C1 RU2039112C1 RU92012404A RU92012404A RU2039112C1 RU 2039112 C1 RU2039112 C1 RU 2039112C1 RU 92012404 A RU92012404 A RU 92012404A RU 92012404 A RU92012404 A RU 92012404A RU 2039112 C1 RU2039112 C1 RU 2039112C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- titanium
- oxygen
- tin
- silicon
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 12
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008651 TiZr Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, а именно к разработке жаропрочных сплавов на основе титана, предназначенных для изготовления деталей, работающих при повышенных температурах. The invention relates to metallurgy, and in particular to the development of heat-resistant alloys based on titanium, intended for the manufacture of parts operating at elevated temperatures.
Изобретение может быть использовано для изготовления деталей в авиационной промышленности, машиностроении и других отраслях промышленности. The invention can be used for the manufacture of parts in the aviation industry, mechanical engineering and other industries.
Среди титановых сплавов, обладающих повышенной жаропрочностью при рабочих температурах 500-600оС, известны зарубежные сплавы IMI 829 (патент Великобритании N 1492262), IMI 834 (Европейский патент N 0107419), отечественные сплавы ВТ25У (авт.св. N 533050) и ВТ18У (авт.св. N 473757). Все эти сплавы имеют недостатки: так сплав IMI 829 имеет пониженные значения предела прочности при 20о ( σв 95 кгс/мм2) и 540 ( σв 65 кгс/мм2), сплавы IMI 834 и по авт. св. N 473757 имеют достаточно высокие характеристики жаропрочности, но низкую термическую стабильность (КСТ).Among titanium alloys having improved heat resistance at the operating temperatures 500-600 ° C, are known overseas IMI 829 alloy (UK patent N 1492262), IMI 834 (European Patent N 0107419), domestic alloys VT25U (SU, N 533050) and VT18U (ed. St. N 473757). All these alloys have drawbacks: IMI 829 alloy has lower strength values at 20 о (
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является сплав на основе титана, который содержит ингредиенты в следующем соотношении, мас. алюминий 5,0-6,0 цирконий 2,0-4,0 олово 2,5-4,5 кремний 0,2-0,4 ниобий 0,75-1,25 молибден 0,1-0,6 титан остальное
Этот сплав имеет недостаточно высокие значения предела прочности. Кроме того, в прототипе нет ограничения на суммарное содержание алюминия и олова, кремния и кислорода, вследствие чего сплав обладает более низкой термической стабильностью и более низкими значениями характеристик КСТ и КIC.The closest in technical essence to the claimed is an alloy based on titanium, which contains the ingredients in the following ratio, wt. aluminum 5.0-6.0 zirconium 2.0-4.0 tin 2.5-4.5 silicon 0.2-0.4 niobium 0.75-1.25 molybdenum 0.1-0.6 titanium else
This alloy has insufficiently high tensile strengths. In addition, in the prototype there is no restriction on the total content of aluminum and tin, silicon and oxygen, as a result of which the alloy has lower thermal stability and lower values of the characteristics of KST and K IC .
Техническая задача заключается в разработке сплава, обладающего оптимальным сочетанием жаропрочности и термической стабильности, а также характеристик разрушения. Задача достигается за счет того, что сплав дополнительно содержит углерод и кислород при следующем соотношении ингредиентов, мас. алюминий 6,2-7,0 цирконий 3,5-4,5 олово 2,2-3,5 ниобий 0,5-1,5 молибден 0,4-1,0 кремний 0,1-0,2 углерод 0,02-0,1 кислород 0,05-0,12 при суммарном содержании алюминия и олова 9,2-9,7% кремния и кислорода 0,22-0,25% титан остальное. The technical problem is to develop an alloy having the optimal combination of heat resistance and thermal stability, as well as fracture characteristics. The task is achieved due to the fact that the alloy additionally contains carbon and oxygen in the following ratio of ingredients, wt. aluminum 6.2-7.0 zirconium 3.5-4.5 tin 2.2-3.5 niobium 0.5-1.5 molybdenum 0.4-1.0 silicon 0.1-0.2 carbon 0 , 02-0.1 oxygen 0.05-0.12 with a total aluminum and tin content of 9.2-9.7% silicon and oxygen 0.22-0.25% titanium the rest.
Введение углерода и кислорода в указанных пределах способствует повышению температуры полиморфного превращения, что позволяет осуществлять процессы нагрева при деформации и термической обработке при более высоких температурах, не приводя к росту зерна, что позволяет получать оптимальную структуру, обеспечивающую высокий уровень прочностных и жаропрочных характеристик, пластичности и малоцикловой выносливости. The introduction of carbon and oxygen within the indicated limits contributes to an increase in the polymorphic transformation temperature, which allows heating processes to be carried out during deformation and heat treatment at higher temperatures, without leading to grain growth, which makes it possible to obtain an optimal structure providing a high level of strength and heat-resistant characteristics, ductility and low cycle endurance.
Кроме того, углерод в указанных пределах повышает предел кратковременной прочности и длительной прочности, не снижая пластичности. In addition, carbon within the specified limits increases the limit of short-term strength and long-term strength, without reducing ductility.
Кислород в указанных количествах повышает предел прочности при 20о. Уменьшение кислорода менее 0,03% не обеспечивает требуемой прочности, а увеличение его в сплаве свыше 0,12% приводит к снижению ударной вязкости, предела ползучести.Oxygen in the amounts indicated increases the tensile strength at about 20. A decrease in oxygen of less than 0.03% does not provide the required strength, and an increase in it in an alloy of more than 0.12% leads to a decrease in impact strength, creep limit.
Ограничение суммарного содержания алюминия и олова до 9,2-9,7% и кремния+кислорода до 0,22-0,25% способствует ограничению выделения частиц интерметаллидных фаз α2 и силицидов TiZr5Si3, ответственных за повышение жаропрочности и снижение термической стабильности и характеристик надежности КСТ и KIC.Limiting the total content of aluminum and tin to 9.2–9.7% and silicon + oxygen to 0.22–0.25% helps to limit the release of particles of intermetallic phases α 2 and silicides TiZr 5 Si 3 , which are responsible for increasing heat resistance and reducing thermal stability and reliability characteristics of KST and K IC .
В результате предложенного легирования получено оптимальное сочетание высоких жаропрочных свойств до 600оС с достаточно высокой термической стабильностью и характеристиками надежности КСТ и KIC, что способствует увеличению ресурса работы деталей.As a result of the proposed alloying, an optimal combination of high heat-resistant properties up to 600 ° C with a sufficiently high thermal stability and reliability characteristics of KST and K IC is obtained, which helps to increase the service life of parts.
Для лабораторных исследований опытного сплава использовали полуфабрикаты (прутки диаметром 12-35 мм) в отожженном состоянии следующего состава (мас. ):
Сплав 1: 6,2 Al 4,5 Zr 3,5 Sn 1 Nb 0,8 Mo 0,2 Si 0,02 C 0,05 O2 Ti, Σ Al + +Sn 9,7, Σ Si + O2 0,25.For laboratory research of the experimental alloy used semi-finished products (rods with a diameter of 12-35 mm) in the annealed state of the following composition (wt.):
Alloy 1: 6.2 Al 4.5 Zr 3.5
Сплав 2: 6,5 Al 4 Zr 3,0 Sn 0,5 Nb 0,15 Si 0,4 Mo 0,06 C 0,03 O2 Ti, Σ Al + +Sn 9,5, Σ Si + O2 0,23.Alloy 2: 6.5 Al 4 Zr 3.0 Sn 0.5 Nb 0.15 Si 0.4 Mo 0.06 C 0.03 O 2 Ti, Σ Al + + Sn 9.5, Σ Si + O 2 0.23.
Сплав 3: 7,0 Al 3,5 Zr 2,2 Sn 1,5 Nb 1,0 Mo 0,1 Si 0,1 C 0,12 O2 Ti, Σ Al + +Sn 9,2, Σ Si + O2 0,22.Alloy 3: 7.0 Al 3.5 Zr 2.2 Sn 1.5 Nb 1.0 Mo 0.1 Si 0.1 C 0.12 O 2 Ti, Σ Al + + Sn 9.2, Σ Si + O 2 0.22.
Сплав 4: 6,1 Al 3,4 Zr 2,1 Sn 0,4 Nb 0,3 Mo 0,009 Si 0,01 C 0,04 O2 Ti.Alloy 4: 6.1 Al 3.4 Zr 2.1 Sn 0.4 Nb 0.3 Mo 0.009 Si 0.01 C 0.04 O 2 Ti.
Сплав 5: 7,1 Al 4,6 Zr 3,6 Sn 1,6 Nb 1,1 Mo 0,23 Si 0,11 C 0,13 O2 Ti.Alloy 5: 7.1 Al 4.6 Zr 3.6 Sn 1.6 Nb 1.1 Mo 0.23 Si 0.11 C 0.13 O 2 Ti.
Сплавы выплавляли в вакуумно-дуговой печи методом двойного переплава. Прутки подвергали термической обработке по режиму: 950оС 1 ч, охлаждение воздух + 600оС 5 ч, охлаждение воздух.Alloys were smelted in a vacuum arc furnace by the double remelting method. The rods were subjected to heat treatment according to the regime: 950 о С 1 h, air cooling + 600 о С 5 h, air cooling.
Сравнительные свойства предлагаемого (N 1-5) и известного (N 6) сплавов приведены в таблице. Comparative properties of the proposed (N 1-5) and known (N 6) alloys are shown in the table.
Представленные в таблице данные показывают, что предлагаемый сплав превосходит известный по пределу прочности при 20оС на 15-20 кгс/мм2 и при 550оС на 7-10 кгс/мм2. По жаропрочности сплавы близки. Предлагаемый сплав обладает более высокой удельной прочностью при указанных температурах по сравнению с известным.Presented in the table show that the proposed alloy surpasses known by tensile strength at 20 ° C for 15-20 kgf / mm 2 and at 550 ° C for 7-10 kgf / mm 2. Alloys are close in heat resistance. The proposed alloy has a higher specific strength at these temperatures compared with the known.
Применение предлагаемого сплава позволит снизить массу изделия и повысить его технические данные. Высокий уровень жаропрочности и термической стабильности позволит рекомендовать сплав для работы при температурах до 500-600оС.The use of the proposed alloy will reduce the weight of the product and increase its technical data. A high level of heat resistance and thermal stability will allow us to recommend the alloy for operation at temperatures up to 500-600 o C.
Claims (1)
Олово 2,2 3,5
Цирконий 3,5 4,5
Ниобий 0,5 1,5
Молибден 0,4 1,0
Кремний 0,1 0,22
Углерод 0,02 0,1
Кислород 0,05- 0,12
Титан Остальное
при суммарном содержании алюминия и олова 9,2 9,7 мас. и кремния и кислорода 0,22 0,25 мас.Aluminum 6.2 7.0
Tin 2.2 3.5
Zirconium 3.5 4.5
Niobium 0.5 1.5
Molybdenum 0.4 1.0
Silicon 0.1 0.22
Carbon 0.02 0.1
Oxygen 0.05 - 0.12
Titanium rest
with a total content of aluminum and tin of 9.2 to 9.7 wt. and silicon and oxygen 0.22 0.25 wt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92012404A RU2039112C1 (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Titanium-base heat resistant alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU92012404A RU2039112C1 (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Titanium-base heat resistant alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2039112C1 true RU2039112C1 (en) | 1995-07-09 |
| RU92012404A RU92012404A (en) | 1995-09-20 |
Family
ID=20133784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU92012404A RU2039112C1 (en) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | Titanium-base heat resistant alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2039112C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583221C2 (en) * | 2012-07-19 | 2016-05-10 | АрТиАй Интернэшнл Металс, Инк. | Titanium alloy with good corrosion resistance and high mechanical strength at elevated temperatures |
| CN105861877A (en) * | 2016-06-03 | 2016-08-17 | 西部超导材料科技股份有限公司 | WSTi64311SC heat-resistant titanium alloy and preparation method thereof |
| CN115386768A (en) * | 2022-08-12 | 2022-11-25 | 大连理工大学 | A 600°C/1GPa grade high-temperature ultra-high-strength titanium alloy and its preparation method |
-
1992
- 1992-12-16 RU RU92012404A patent/RU2039112C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Заявка Великобритании N 1492262, кл. C 22C 14/00, 1963. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2583221C2 (en) * | 2012-07-19 | 2016-05-10 | АрТиАй Интернэшнл Металс, Инк. | Titanium alloy with good corrosion resistance and high mechanical strength at elevated temperatures |
| CN105861877A (en) * | 2016-06-03 | 2016-08-17 | 西部超导材料科技股份有限公司 | WSTi64311SC heat-resistant titanium alloy and preparation method thereof |
| CN115386768A (en) * | 2022-08-12 | 2022-11-25 | 大连理工大学 | A 600°C/1GPa grade high-temperature ultra-high-strength titanium alloy and its preparation method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU601938B2 (en) | Sulfidation/oxidation resistant alloy | |
| US4386976A (en) | Dispersion-strengthened nickel-base alloy | |
| EP3775307B1 (en) | High temperature titanium alloys | |
| AU2023282167B2 (en) | Creep Resistant Titanium Alloys | |
| EP0104738B1 (en) | Controlled expansion alloy | |
| US2996379A (en) | Cobalt-base alloy | |
| EP0593824A1 (en) | Nickel aluminide base single crystal alloys and method | |
| WO1989001052A1 (en) | Titanium alloys | |
| JPH09165634A (en) | Heat resistant titanium alloy | |
| EP1149181B1 (en) | Alloys for high temperature service in aggressive environments | |
| CA1215254A (en) | Iron-bearing nickel-chromium-aluminum-yttrium alloy | |
| EP0243056B1 (en) | Titanium-base alloys and methods of manufacturing such alloys | |
| RU2039112C1 (en) | Titanium-base heat resistant alloy | |
| JP2001089821A (en) | High-strength, high-ductility titanium alloy with excellent resistance to high-temperature atmospheric oxidation | |
| US20080199350A1 (en) | Metastable beta-titanium alloy | |
| EP1141429B1 (en) | High strength alloy tailored for high temperature mixed-oxidant environments | |
| RU2030474C1 (en) | Titanium-base alloy | |
| RU2471879C1 (en) | Heatproof titanium alloy | |
| EP0322156A1 (en) | High nickel chromium alloy | |
| EP0856589A1 (en) | Age hardenable / controlled thermal expansion alloy | |
| RU2090642C1 (en) | Titanium-base alloy | |
| RU2211254C2 (en) | Titanium-base alloy and article made of thereof | |
| RU1132567C (en) | Titanium-base alloy | |
| RU1619729C (en) | Titanium-base alloy | |
| RU2048572C1 (en) | Titanium-base alloy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | License on use of patent |
Effective date: 20080228 |
|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20080228 |
|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20080228 |
|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -QB4A- IN JOURNAL: 10-2008 |