RU2586947C1 - Titanium-based alloy and article made therefrom - Google Patents
Titanium-based alloy and article made therefrom Download PDFInfo
- Publication number
- RU2586947C1 RU2586947C1 RU2015125063/02A RU2015125063A RU2586947C1 RU 2586947 C1 RU2586947 C1 RU 2586947C1 RU 2015125063/02 A RU2015125063/02 A RU 2015125063/02A RU 2015125063 A RU2015125063 A RU 2015125063A RU 2586947 C1 RU2586947 C1 RU 2586947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- titanium
- based alloy
- alloy according
- additionally contains
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к интерметаллидным сплавам на основе титана, предназначенным для изготовления деталей газотурбинного двигателя таких, как лопатки, диски, корпуса и проставки, работающие при повышенных температурах.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to titanium-based intermetallic alloys intended for the manufacture of gas turbine engine parts such as blades, disks, housings and spacers operating at elevated temperatures.
Известен интерметаллидный сплав на основе титана (ЕР 0924308 А1, 23.06.1999, С22С 14/00), имеющий следующий химический состав, мас.%:Known intermetallic alloy based on titanium (EP 0924308 A1, 06.23.1999, C22C 14/00), having the following chemical composition, wt.%:
Сплав имеет невысокие значения удельной прочности при комнатной температуре и удельной жаропрочности (кратковременной и длительной прочности за 100 ч) из-за повышенной плотности. Элементы конструкции, изготовленные из известного сплава, имеют повышенное окисление, что приводит к ограничению ресурса работы детали.The alloy has low values of specific strength at room temperature and specific heat resistance (short-term and long-term strength for 100 hours) due to the increased density. Structural elements made of a known alloy have increased oxidation, which leads to a limited life of the part.
Известен интерметаллидный сплав на основе титана (RU 2210612 С2, 20.08.2003, С22С 14/00), имеющий следующий химический состав, мас.%:Known intermetallic alloy based on titanium (RU 2210612 C2, 08/20/2003, C22C 14/00), having the following chemical composition, wt.%:
Сплав имеет недостаточно высокие значения удельной жаропрочности - кратковременной и длительной прочности за 100 ч, сопротивления ползучести, а также обладает пониженной стойкостью к окислению в воздушной среде при температурах выше 650°С.The alloy has not enough high values of specific heat resistance - short-term and long-term strength for 100 h, creep resistance, and also has a low resistance to oxidation in air at temperatures above 650 ° C.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является интерметаллидный сплав на основе титана (RU 2405849 C1, 10.12.2010, С22С 14/00), имеющий следующий химический состав, мас.%:The closest analogue taken as a prototype is an intermetallic alloy based on titanium (RU 2405849 C1, 12/10/2010, C22C 14/00), having the following chemical composition, wt.%:
Сплав имеет хорошие значения удельной жаропрочности (кратковременной и длительной прочности за 100 ч), но пониженные характеристики жаростойкости при температурах выше 700°С.The alloy has good values of specific heat resistance (short-term and long-term strength for 100 h), but reduced characteristics of heat resistance at temperatures above 700 ° C.
Технической задачей изобретения является разработка интерметаллидного сплава на основе титана с повышенными характеристиками жаростойкости.An object of the invention is the development of an intermetallic alloy based on titanium with improved heat resistance characteristics.
Техническим результатом является повышенная стойкость к окислению при температурах выше 700°С.The technical result is increased resistance to oxidation at temperatures above 700 ° C.
Для достижения поставленного технического результата предложен сплав на основе титана, содержащий алюминий, ниобий, цирконий, тантал, вольфрам, молибден, кремний, углерод, отличающийся тем, что дополнительно содержит рений и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve the technical result, an alloy based on titanium containing aluminum, niobium, zirconium, tantalum, tungsten, molybdenum, silicon, carbon, characterized in that it additionally contains rhenium and boron in the following ratio of components, wt.%:
Предпочтительно, содержание меди составляет ≤0,07.Preferably, the copper content is ≤0.07.
Предпочтительно, содержание железа составляет ≤0,03.Preferably, the iron content is ≤0.03.
Предпочтительно, содержание хрома составляет ≤0,02.Preferably, the chromium content is ≤0.02.
Предпочтительно, сумма примесей составляет ≤0,12.Preferably, the sum of the impurities is ≤0.12.
Изделия из предлагаемого сплава способны длительно работать в воздушной среде при температурах до 750°С.Products from the proposed alloy are able to work for a long time in air at temperatures up to 750 ° C.
Авторами установлено, что уменьшение содержания алюминия, исключение из сплавов элемента ванадий и дополнительное введение рения и бора в сплав-прототип, при заявленном соотношении и содержании компонентов, повышает характеристики жаростойкости сплавов. Это осуществляется за счет следующих факторов:The authors found that a decrease in the aluminum content, the exclusion of vanadium from the alloys and the additional introduction of rhenium and boron into the prototype alloy, with the stated ratio and content of components, increase the heat resistance characteristics of the alloys. This is due to the following factors:
- формирования на поверхности сплава слоев из смешанных оксидов Ti3O5, (Ti,Al,В)О3 и (Nb,Ta)2O5 блокирующих проникновение кислорода к поверхности раздела газ - металл;- the formation on the surface of the alloy of layers of mixed oxides Ti 3 O 5 , (Ti, Al, B) O 3 and (Nb, Ta) 2 O 5 blocking the penetration of oxygen to the gas-metal interface;
- сохранение до температуры 750°С упорядоченных твердых растворов титана с элементами - Nb, Mo, W, Та и Re, которые снижают коэффициенты диффузии кислорода в матрице, затрудняя образование оксидных фаз.- preservation to a temperature of 750 ° C of ordered solid titanium solutions with elements - Nb, Mo, W, Ta and Re, which reduce the diffusion coefficients of oxygen in the matrix, making it difficult to form oxide phases.
Для получения повышенных характеристик жаростойкости необходимо ограничить содержание элементов - Cu, Fe и Cr, которые ускоряют диффузию кислорода по межфазным границам в структуре сплавов, снижают температурную границу существования упорядоченных твердых растворов, тем самым вызывая образование пористых оксидных слоев и повышенную окисляемость сплавов.To obtain improved heat resistance characteristics, it is necessary to limit the content of elements - Cu, Fe, and Cr, which accelerate the diffusion of oxygen at the interphase boundaries in the alloy structure, reduce the temperature boundary of the existence of ordered solid solutions, thereby causing the formation of porous oxide layers and increased oxidation of the alloys.
Примеры осуществленияExamples of implementation
Слитки предлагаемых сплавов изготавливали по технологии производства титановых сплавов. Использовались серийные шихтовые материалы - титановая губка, лигатуры Al-Me, где Me - тугоплавкие легирующие элементы, бор и кремний. Изготовление слитков сплавов состояло из получения расходуемого электрода, выплавки слитков вакуумно-дуговым переплавом, механическую обработку слитков. Литые заготовки подвергались горячей обработке давлением с целью получения полуфабрикатов с однородной структурой. Полуфабрикаты разрезались на заготовки образцов и подвергались термической обработке для получения оптимального фазового состава и структуры. Из полученных заготовок изготавливались образцы для испытаний. Готовые образцы имели чистоту обработанной поверхности не менее Rz=3,2.The ingots of the proposed alloys were made according to the production technology of titanium alloys. Serial charge materials were used - titanium sponge, Al-Me ligatures, where Me - refractory alloying elements, boron and silicon. The manufacture of alloy ingots consisted of producing a consumable electrode, smelting the ingots by vacuum-arc remelting, and machining the ingots. Cast billets were subjected to hot pressure treatment in order to obtain semi-finished products with a uniform structure. Semi-finished products were cut into sample blanks and subjected to heat treatment to obtain the optimal phase composition and structure. Test samples were made from the obtained blanks. Finished samples had a surface finish of at least R z = 3.2.
Испытания на жаростойкость проводились в соответствии с ГОСТ 6130-71 с использованием цилиндрических образцов диаметром 15 мм и высотой 20 мм. Нагрев образцов проводился в печах электросопротивления в атмосфере воздуха с влажностью 55-60%. Жаростойкость сплавов оценивали по привесу образцов Δm/s (г/м2) при температурах 700 и 750°С и выдержке 100 ч с периодическим взвешиванием испытуемых образцов через каждые 25 ч.Heat resistance tests were carried out in accordance with GOST 6130-71 using cylindrical samples with a diameter of 15 mm and a height of 20 mm. The samples were heated in electric resistance furnaces in an air atmosphere with a humidity of 55-60%. The heat resistance of the alloys was evaluated by the weight gain of the samples Δm / s (g / m 2 ) at temperatures of 700 and 750 ° C and a holding time of 100 hours with periodic weighing of the tested samples every 25 hours.
Составы предлагаемого сплава №1-3 и сплава-прототипа №4 приведены в таблице 1.The compositions of the proposed alloy No. 1-3 and alloy prototype No. 4 are shown in table 1.
В таблице 2 приведены характеристики жаростойкости предлагаемых сплавов №1-3 и сплава-прототипа №4.Table 2 shows the heat resistance characteristics of the proposed alloys No. 1-3 and prototype alloy No. 4.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый сплав превосходит сплав-прототип по жаростойкости при температуре 700°С на 14,7% и при температуре 750°С на 36,0%.As can be seen from table 2, the proposed alloy exceeds the prototype alloy in heat resistance at a temperature of 700 ° C by 14.7% and at a temperature of 750 ° C by 36.0%.
Использование предлагаемого сплава в качестве жаростойкого материала позволит обеспечить надежную работу конструкции в течение всего ресурса.Using the proposed alloy as a heat-resistant material will ensure reliable operation of the structure throughout the life of the resource.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015125063/02A RU2586947C1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Titanium-based alloy and article made therefrom |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015125063/02A RU2586947C1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Titanium-based alloy and article made therefrom |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2586947C1 true RU2586947C1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015125063/02A RU2586947C1 (en) | 2015-06-25 | 2015-06-25 | Titanium-based alloy and article made therefrom |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2586947C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113981297A (en) * | 2021-12-28 | 2022-01-28 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | Ti for casting2AlNb-based alloy, preparation method thereof and casting |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6132526A (en) * | 1997-12-18 | 2000-10-17 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" | Titanium-based intermetallic alloys |
US6607693B1 (en) * | 1999-06-11 | 2003-08-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Titanium alloy and method for producing the same |
RU2210612C2 (en) * | 2001-09-24 | 2003-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Titanium-based alloy and product prepared therefrom |
RU2405849C1 (en) * | 2009-10-28 | 2010-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Intermetallic titanium-based alloy |
-
2015
- 2015-06-25 RU RU2015125063/02A patent/RU2586947C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6132526A (en) * | 1997-12-18 | 2000-10-17 | Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" | Titanium-based intermetallic alloys |
US6607693B1 (en) * | 1999-06-11 | 2003-08-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Titanium alloy and method for producing the same |
RU2210612C2 (en) * | 2001-09-24 | 2003-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Titanium-based alloy and product prepared therefrom |
RU2405849C1 (en) * | 2009-10-28 | 2010-12-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Intermetallic titanium-based alloy |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113981297A (en) * | 2021-12-28 | 2022-01-28 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | Ti for casting2AlNb-based alloy, preparation method thereof and casting |
CN113981297B (en) * | 2021-12-28 | 2022-03-22 | 北京钢研高纳科技股份有限公司 | Ti for casting2AlNb-based alloy, preparation method thereof and casting |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11718897B2 (en) | Precipitation hardenable cobalt-nickel base superalloy and article made therefrom | |
EP2778241A1 (en) | Heat-resistant nickel-based superalloy | |
JP6476704B2 (en) | Nickel base casting alloy and hot forging die | |
JP7450639B2 (en) | Low stacking fault energy superalloys, structural members and their uses | |
JP2022501495A (en) | Creep resistant titanium alloy | |
EP0593824A1 (en) | Nickel aluminide base single crystal alloys and method | |
KR101387551B1 (en) | High strength titanium alloy with excellent oxidation resistance and formability and method for manufacturing the same | |
RU2586947C1 (en) | Titanium-based alloy and article made therefrom | |
RU2592657C2 (en) | Heat-resistant titanium-based alloy and article made therefrom | |
US9249488B2 (en) | Ni-base dual multi-phase intermetallic compound alloy containing Nb and C, and manufacturing method for same | |
RU2405849C1 (en) | Intermetallic titanium-based alloy | |
RU2434069C1 (en) | Cast heat resistant alloy on base of nickel | |
RU2606368C1 (en) | Intermetallic titanium-based alloy and article made therefrom | |
RU2627304C1 (en) | Intermetallide titanium-based alloy and product thereof | |
RU2471879C1 (en) | Heatproof titanium alloy | |
RU2685926C1 (en) | Nickel-based intermetallic alloy and article made from it | |
EP2554695A1 (en) | Ni-BASE DUAL TWO-PHASE INTERMETALLIC COMPOUND ALLOY CONTAINING Ti AND C, AND MANUFACTURING METHOD FOR SAME | |
RU2737835C1 (en) | Nickel-based heat-resistant wrought alloy and article made from it | |
RU2471880C1 (en) | Heatproof titanium alloy | |
RU2557117C1 (en) | Niobium-based composite material strengthened by niobium silicides, and article produced from it | |
RU2259414C2 (en) | Alloy on the base of titanium and a hardware product out of it | |
EP4353855A1 (en) | Tial alloy, tial alloy powder, tial alloy component, and method for producing same | |
JP7252621B2 (en) | High strength Ir alloy | |
RU2236480C1 (en) | Chromium-based alloy | |
US20240240288A1 (en) | Alloy, powder, method and component |