Промышленные титановые сплавы, их свойства и применение

Категория:
Цветные металлы


Промышленные титановые сплавы, их свойства и применение

На основе титана, как и на основе железа, можно создать большое количество сплавов с разнообразным строением, а следовательно, с различными свойствами. Это объясняется наличием полиморфного превращения и способностью титана взаимодействовать со многими элементами.

В настоящее время создание титановых сплавов идет по линии получения твердых растворов. Практически используемых материалов с эвтектоидами или химическими соединениями пока не существует.

Титановые сплавы принято подразделять на классы по той структуре, которую они приобретают после охлаждения на воздухе с температур области твердого раствора р, подобно определению класса сталей. Следовательно, в основу классификации сплавов положена устойчивость твердого раствора р при охлаждении его на воздухе. В настоящее время титановые сплавы подразделяют на три класса: сплавы, содержащие только однородный твердый раствор а или р, и сплавы—смеси твердых растворов аир. Физические, механические и технологические свойства материалов этих групп различны, но всем им присуща высокая пластичность, поскольку основой их структуры являются твердые растворы.

Однофазные а-сплавы создаются на основе низкотемпературной модификации титана путем легирования а-стабилизаторами,

например, алюминием. В некоторые марки а-сплавов для повышения пластичности и жаропрочности добавляют олово; а-спла-вы высоко пластичны, хорошо свариваются, термически не упрочняются. Прочность их в отожженном состоянии составляет около 100 кГ/мм2. Из этой группы наибольшее применение получил сплав ВТ5-1. В основном это материал листовой, но из него могут быть изготовлены полосы, плиты и поковки. Какие-либо другие фазы — твердый раствор Р или интерметаллиды — в этом сплаве не образуются, вследствие чего он не охрупчивается и может работать длительное время при температуре до 500°, а кратковременно и до 900°. При этой температуре предел прочности сплава ВТ5-1 при пятиминутной выдержке составляет 5 кГ/мм2.

Однофазные р-сплавы. С целью получения при комнатных температурах устойчивого твердого раствора на основе р-моди-фикации титана производят легирование ванадием, молибденом, хромом и другими элементами. Приведенная на рис. 1 схема диаграммы состояний сплавов титана с этими элементами иллюстрирует возможность стабилизации р-фазы. Помимо Р-стабили-заторов в материалы этой группы обязательно входит алюминий. При введении большого количества легирующих элементов устойчивость р-фазы повышается, но удельный вес таких композиций становится высоким.

Рис. 1. Схематическая диаграмма состояний двойных сплавов титана с р-стабилизаторам и

Р-сплавы по сравнению с а-сплавами обладают более высокой пластичностью; они способны упрочняться при термической обработке. Отечественная промышленность располагает пока одним р-сплавом ВТ15. Этот сплав отмечен на рис. 1 ординатой С2. Содержащееся в нем количество Мо и Сг обеспечивает относительную стабильность твердого раствора р. Термическая обработка сплава ВТ15 заключается в нагреве его до температур р-области, выдержке и охлаждении в воде. Строение его после закалки — однородный твердый раствор р, весьма пластичный, с пределом прочности 90—100 кГ/мм2, но термически неустойчивый. При последующем нагреве до температур 400—500°, называемом старением, твердый раствор р распадается на мелкодисперсную смесь фаз а и р, т. е. претерпевает дисперсионное твердение. После старения сплав ВТ15 становится менее пластичным, но предел прочности его возрастает до 130—150 кГ/мм2. Термически упрочненный сплав ВТ15 может длительно работать при температурах 350° и кратковременно при 500°.

Двухфазный сплав ВТЗ-1 после закалки и старения имеет аь = 130—140 кГ/мм2 при 8= 10%. Он применяется для изготовления различных кованых и штампованных деталей, в частности дисков и лопаток компрессоров реактивных двигателей.

Высокие характеристики прочности при малом удельном весе, отличная коррозионная стойкость, достаточная жаропрочность и ряд других качеств делают титановые сплавы весьма перспективными. По мере развития и совершенствования производства и обработки эти материалы будут все шире внедряться в практику не только при изготовлении летательных аппаратов и двигателей, но и в других отраслях машиностроения, а также в судостроении и при производстве приборов. Особенно широкие перспективы для применения титановых сплавов открываются в связи со строительством ракет, спутников и межпланетных кораблей будущего. Уже сейчас по данным зарубежной печати титановые сплавы используются в большом количестве при изготовлении управляемого космического корабля «Джеминай».


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум