RU2018121311A

RU2018121311A - Ударостойкие или стойкие к ударной нагрузке титановые сплавы и способ изготовления деталей из них

Info

Publication number: RU2018121311A
Application number: RU2018121311A
Authority: RU
Inventors: Роджер ТОМАС; Ёдзи КОСАКА; Стивен ДЖЕЙМС; Пол ГАРРАТ
Original assignee: Титаниум Металс Корпорейшн
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2019-03-06
Also published as: CA2938089A1; RU2716559C2; US10633732B2; CA2938089C; CN106460100A; RU2016135004A3; JP2017508882A; US10000838B2; EP3099833A1; US20170016103A1; RU2016135004A; EP3099833B1; CN106460100B; JP6420350B2; RU2659524C2; US20180291492A1; RU2018121311A3; WO2015116567A1

Claims

1. Титановый сплав, содержащий
алюминий в количестве, находящемся в диапазоне между 0,5 масс.% и 1,6 масс.%;
ванадий в количестве, находящемся в диапазоне между 2,5 масс.% и 5,3 масс.%;
кремний в количестве между 0,1 масс.% и 0,5 масс.%;
железо в количестве, находящемся в диапазоне между 0,05 масс.% и 0,5 масс.%;
кислород в количестве, находящемся в диапазоне между 0,1 масс.% и 0,25 масс.%;
углерод в количестве вплоть до 0,2 масс.%; и
остальное, являющееся титаном и неизбежными примесями.
2. Титановый сплав по п. 1, в котором алюминий присутствует в количестве, находящемся в диапазоне между 0,55 масс.% и 1,25 масс.%.
3. Титановый сплав по любому из пп. 1 или 2, в котором ванадий присутствует в количестве, находящемся в диапазоне между 3,0 масс.% и 4,3 масс.%.
4. Титановый сплав по любому из пп. 1-3, в котором кремний присутствует в количестве, находящемся в диапазоне между 0,2 масс.% и 0,3 масс.%.
5. Титановый сплав по любому из пп. 1-4, в котором железо присутствует в количестве, находящемся в диапазоне между 0,2 масс.% и 0,3 масс.%.
6. Титановый сплав по любому из пп. 1-5, в котором кислород присутствует в количестве, находящемся в диапазоне между 0,11 масс.% и 0,2 масс.%.
7. Титановый сплав по любому из пп. 1-6, в котором титановый сплав содержит
алюминий в количестве, находящемся в диапазоне между 0,55 масс.% и 1,25 масс.%;
ванадий в количестве, находящемся в диапазоне между 3,0 масс.% и 4,3 масс.%;
кремний в количестве, находящемся в диапазоне между 0,20 масс.% и 0,30 масс.%;
железо в количестве, находящемся в диапазоне между 0,20 масс.% и 0,30 масс.%; и
кислород в количестве, находящемся в диапазоне между 0,11 масс.% и 0,20 масс.%.
8. Титановый сплав по любому из пп. 1-7, в котором титановый сплав содержит
алюминий в пересчитанном на элементарный алюминий количестве 0,85 масс.%;
ванадий в пересчитанном на элементарный ванадий количестве 3,7 масс.%;
кремний в пересчитанном на элементарный кремний количестве 0,25 масс.%;
железо в пересчитанном на элементарное железо количестве 0,25 масс.%;
кислород в пересчитанном на элементарный кислород количестве 0,15 масс.%.
9. Титановый сплав по любому из пп. 1-8, в котором титановый сплав также имеет предел текучести между 550 и 850 МПа и предельную прочность при растяжении между 600 МПа и 900 МПа.
10. Титановый сплав по любому из пп. 1-9, в котором титановый сплав также имеет
баллистическую стойкость к ударным нагрузкам, составляющую при баллистическом пределе V50 более 120 м/с; и
обрабатываемость при производительности токарной обработки V15 выше 125 м/мин,
при этом указанный титановый сплав показывает обрабатываемость в горячем состоянии, которая превышает обрабатываемость в горячем состоянии, демонстрируемую сплавом Ti-6Al-4V, в идентичных условиях измерения напряжения пластического течения при данной деформации, скорости деформации и температуре.
11. Титановый сплав по любому из пп. 1-10, в котором титановый сплав также имеет
процентное относительное удлинение между 19% и 40%; и
напряжение пластического течения, составляющее при измерениях в 1/с и 800ºC менее 200 МПа.
12. Титановый сплав по любому из пп. 1-11, в котором титановый сплав показывает улучшение пластичности вплоть до 70% или более по сравнению со сплавом Ti-6Al-4V.
13. Титановый сплав по любому из пп. 1-12, в котором титановый сплав демонстрирует улучшение баллистической стойкости к ударным нагрузкам по сравнению со сплавом Ti-6Al-4V вплоть до 16%.
14. Титановый сплав по любому из пп. 1-13, в котором способность данного титанового сплава к поглощению энергии превышает такой параметр сплава Ti-6Al-4V на величину вплоть до 50%.
15. Способ изготовления детали, включающий в себя
объединение лома или оборотных сплавов, содержащих титан, алюминий и ванадий;
смешивание лома или оборотных сплавов с дополнительным сырьем, необходимым для получения сплава по любому из пп. 1-14;
плавление сплава в одной из плазменной или нагреваемой электронным пучком печи с холодным подом, или печи вакуумно-дугового переплава для получения слитка;
обработку слитка в деталь с применением комбинации бета-ковки и альфа-ковки;
термообработку обработанной детали при температуре, величина которой от 14°C до 110°C ниже температуры бета-перехода; и
отжиг обработанной и подвергнутой термообработке детали при температуре между 400°C и 649°C.
16. Способ по п. 15, в котором термообработку выполняют при температуре, которая на 42°C ниже температуры бета-перехода, а отжиг выполняют при температуре 500°C.
17. Способ по любому из пп. 15 или 16, в котором слиток, полученный на этапе плавления в печи с холодным подом, является полым слитком.
18. Способ по любому из пп. 15-17, в котором слиток, полученный на этапе плавления в печи с холодным подом, подвергают переплавке с применением метода вакуумно-дугового переплава.
19. Способ по любому из пп. 15-18, в котором конечная деталь из титанового сплава имеет объемную долю первичной альфа-фазы между 5% и 90%.
20. Способ по п. 19, в котором первичная альфа-фаза содержит первичные альфа-зерна, имеющие размер менее 50 мкм.