Влияние на титан важнейших примесей и легирующих добавок

Категория:
Цветные металлы


Влияние на титан важнейших примесей и легирующих добавок

Титан способен вступать во взаимодействие почти со всеми элементами периодической системы. Однако наиболее важное практическое значение в качестве примесей или легирующих элементов в настоящее время имеют кислород, азот, водород, углерод, алюминий, олово, кремний, марганец, железо, хром, молибден, ванадий.

По влиянию на полиморфное превращение все элементы могут быть подразделены на три группы.

К первой группе относятся кислород, азот и алюминий. Они повышают устойчивость титана а и поэтому считается а-стабилизаторами.

Диаграммы состояний сплавов титана с элементами первой группы аналогичны приведенной на рис. 1,а.

Ко второй группе относятся молибден, ванадий, ниобий и тан-п так называемые изоморфные стабилизаторы. Они имеют кристаллическую решетку объемноцентрированного куба, неограниченно растворимы в р-титане, сильно расширяют область твердого раствора (3. Диаграммы состояний сплавов титана с этими элементами аналогичны приведенной на рис. 1,б.

Рис. 157. Диаграммы состояний двойных сплавов титана с некоторыми элементами

К третьей группе относятся хром, марганец, железо, кремний и Другие, являющиеся также (З-стабилизаторами, но образующие помимо твердых растворов еще и эвтектоид. Диаграммы состояний сплавов титана с этими элементами аналогичны приведенной на рис. 1,в.

Основные примеси образуют с титаном твердые растворы внедрения и поэтому их называют элементами внедрения. К ним относятся кислород, азот, водород и углерод. Эти примеси, растворяясь в титане, искажают кристаллическую решетку и уменьшают способность кристаллов к пластической деформации. Поэтому под влиянием указанных примесей твердость и прочность титана увеличивается, а пластичность падает.

На рис. 1,г приведена диаграмма состояний сплавов титана с кислородом. Кислород является весьма активным «-стабилизатором и очень сильно повышает температуру аллотропического превращения титана. Влияние кислорода на предел прочности, относительное удлинение и сужение титана иллюстрируется графиками, приведенными на рис. 158. Азот и углерод оказывают аналогичное влияние на механические свойства титана.

Из рассмотренных основных примесей кислород, азот и углерод в небольших количествах полезны и допускаются в титановых сплавах. Водород в настоящее время считается вредной примесью. Технический титан, например марки ВТ1, может содержать примеси в количествах, не более 02 = 0,15%; N2 = 0,04%; С = 0,1 ; Н2 = 0,015.

Основными легирующими элементами в титановых сплавах в настоящее время являются алюминий, олово, марганец, хром, молибден, ванадий и некоторые другие. Все они образуют с титаном твердые растворы замещения, усложняют кристаллическую решетку и, следовательно, вызывают упрочнение сплава. Кроме того они в той или иной степени затрудняют диффузию и способствуют получению метастабильных структур при термической обработке, а также обеспечивают сохранение этих структур в условиях длительной выдержки при высоких температурах.

Алюминий, являющийся а-стабилизатором, входит в состав почти всех основных титановых сплавов. Как видно из диаграммы состояний (рис. 1,а), он образует с титаном твердый раствор а. Это особенно важно для получения хорошо сваривающихся сплавов. Алюминий обеспечивает высокую длительную прочность титановых сплавов. Сплавы титана с алюминием упрочняющей термической обработке не поддаются.

Молибден и ванадий неограниченно растворимы в р-титане (рис. 1,б) и являются стабилизаторами твердого раствора р. Они улучшают комплекс механических свойств титановых сплавов, особенно жаропрочных, повышая их термическую стабиль-ость. Титановые сплавы, содержащие хром, марганец и железо, подвержены эвтектоидному охрупчиванию, состоящему в выделении интерметаллидов при повышенной температуре эксплуатации, особенно под действием напряжений. Молибден и ванадий, будучи введенными в такие сплавы, подавляют развитие подобных процессов и обеспечивают стабильность свойств во времени.

Рис. 2. Влияние кислорода на механические свойства титана

Хром является представителем большой группы элементов, образующих с титаном сплавы, содержащие эвтектоид. Диаграмма состояний сплавов титана с хромом представлена на рис. 1,е. Хром образует с (3-титаном непрерывный ряд твердых растворов. Фаза р, содержащая 15% хрома, при 670°С распадается с образованием эвтектоида, представляющего собой смесь твердого раствора а и интерметаллида TiCr2. Растворимость хрома в а-титане очень низка и составляет при температуре эвтектоида 0,5%.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум