Новый комплексно-легированный сплав ВТ43

Всероссийский институт легких сплавов разработал новый комплексно-легированный восьмикомпонентный (a+b)- титановый сплав ВТ43. Химический состав которого дан в таблице 12. Сплав содержит легирующие элементы с коэффициентом распределения при дендритной ликвации больше и меньше единицы. Суммарное количество b-стабилизаторов в осях дендритов (эквивалентно 7,8% Мо) и межосных объемах (эквивалентно 8.1% Мо) практически постоянно, что обеспечивает однородное упрочнение.

Таблица 12

Химический состав сплава ВТ43

Сплав	Al	V	Mo	Fe	Cr	Nb	Zr	Cu
ВТ43	4-5	4-5	1,5-2,5	0,4-0,8	0,8-1,4	0,8-1,5	0,8-1,5	0,001-0,4

Прочность и микротвердость при нагрузке 20 г a- (s_B=910 МПа. H_2О=5400 МПа) и b- (s_B =912 МПа. H_2О=5450 МПа) твердых растворов также равны, что является важным фактором комплексного легирования. [13]

Благодаря комплексному легированию (a+b)- сплава с включением в его состав дополнительных легирующих элементов, повышающих прочность и жаропрочность, достигнуты служебные характеристики, превосходящие все лучшие зарубежные и отечественные аналоги. Сварные соединения при

s_{в.св.соед} ³ 1150 Мпа (s_{в.св.соед}/s_в.о.м=0,95) имеют высокую трещиностойкость

K_1c ³ 70 МПа-м^1/2.

Плотность сплава ВТ43 γ=4540 кг/м, что очень важно для достижения более высокой удельной прочности и большей весовой эффективности конструкции.

Сплав ВТ43:

- относительно дешевый за счет меньшего содержания дорогостоящего и дефицитного ванадия и меньшего брака благодаря большей структурной однородности, обусловленной большей химической однородностью и меньшей дисперсией температуры полиморфного превращения;

- легко обрабатывается давлением, так как имеет высокую температуру полиморфного превращения t_пп=920°С, что уменьшает сопротивление деформации, особенно при деформации в (a+b)-области;

- обладает малым расходом электроэнергии при упрочняющей термообработке за счет меньшей стабильности b-фазы и за счет возможности исключить высокотемпературный нагрев под закалку при проведении ВТМО, рекомендуемой для сплава ВТ43.

Сплав ВТ43 при охлаждении в воде или на воздухе образует пластичную a"-фазу, поэтому полуфабрикат в состоянии поставки обладает высоким комплексом свойств.

Сплав ВТ43 может быть применен:

- в отожженном состоянии (s_в>1100 МПа);

- после обработки по схеме ВТМО (горячедеформированное состояние+старение) в сечении до 150 мм (s_в>1100 МПа);

- в закаленном на воздухе или в воде (после черновой механической обработки) состоянии и с последующим старением (s_в>1200 МПа и s_в>1300 МПа);

- в малых сечениях для кратковременного ресурса эксплуатации при закалке в воде и низкотемпературном старении, обеспечивающем многофазное упрочнение (s_в>1500 МПа);

Сплав ВТ43 рекомендуется для изготовления гидроаккумуляторов и силовых конструкций самолетов, космических аппаратов и ракет (рис. 28); введен в чертежно-конструкторскую документацию «ближне-, среднемагистрального самолета» (БСМС).

Рис. 28 Гидроаккумулятор и силовая конструкция самолета.

Выводы:

1. Проанализированы возможные пути решения проблемы снижения трудоемкости производства полуфабрикатов из деформируемых титановых сплавов при сохранении или увеличении комплекса механических свойств.

2. Дополнительное введение в сплав ВТ16 циркония и олова, и разработка технологии термической обработки полученного сплава, позволяет получить выигрыш в значениях прочности полуфабрикатов до 80 МПа при схожих значениях пластичности.

3. За счет комплексного многокомпонентного легирования новый сплав ВТ43 обладает большей экономичностью при уникальном уровне служебных характеристик.

4. Применение термоводородной обработки и использование эффекта водородного пластифицирования позволяет в 1,5 раза снизить усилия прессования широко применяемого сплава ВТ6. При этом механические свойства сплава после термоводородной обработки могут превосходить уровень свойств, достигаемый стандартной термической обработкой.

Список использованной литературы

[1] Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. -.М.: Металлургия, 1974. -368 с.

[2] Ильин А.А., Колачёв Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник. –М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. -520 с.

[3] Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: «МИСиС», 2005. – 432 с.

[4] Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. – М.: Металлургия, 1974. – 368 с.

[5] Полуфабрикаты из титановых сплавов / Александров В.К., Аношкин Н.Ф., Белозеров А.П. и др. – М.: ВИЛС, 1996. – 581 с.

[6] Колачев Б.А., Ливанов Б.А., Буханова А.А. Механические свойства титана и его сплавов. – М.: Металлургия, 1974. – 544 с.

[7] Полуфабрикаты из титановых сплавов / Александров В.К., Аношкин Н.Ф., Белозеров А.П. и др. – М.: ВИЛС, 1996. – 581 с.

[8] Горынин И.В., Чечулин Б.Б. Титан в машиностроении. – М.: Машиностроение, 1990. – 400 с.

[9] Колачёв Б.А., Елисеев Ю.С., Братухин А.Г., Талалаев В.Д. Титановые сплавы в конструкциях и производстве авиадвигателей и авиационно-космической технике. / Под. ред. д-ра техн. наук, проф А.Г. Братухина. – М.: Изд-во МАИ, 2001. – 416 с.: ил.

[10] Белов С.П., Брун М.Я., Глазунов С.Г. Металловедение титана и его сплавов. –М.: Металлургия, 1992. -352 с.

[11] Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. -3-е изд. –М.: МИСиС, 1999. -416 с.; 4-е изд. 2005. -432 с.

[12] Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. М.: МИСИС, 1994. – 480 с.

[13] Металлография титановых сплавов. Коллектив авторов. Под общ. ред. д.т.н., проф. Глазунова С.Г., д.т.н., проф. Колачева Б.А. – М.: Металлургия, 1980. – 464 с.

[14] Сплавы цветных металлов для авиационной техники / Воздвиженский В.М., Жуков А.А., Постнова А.Д., Воздвиженская М.В. Под общ. ред.
В.М. Воздвиженского. – Рыбинск: РГАТА, 2002. – 219 с.

[15] Ильин А.А. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. – М.: Наука, 1994. – 304 с.

[16] Хорев А.И. Титановые сплавы для авиакосмической техники и перспектива их развития // ВИАМ.

[17] Хорев А.И. Титан – это авиация больших скоростей и космонавтика // Технология легких сплавов, 2002, №4, с. 92-97.

[18] Хорев А.И. Комплексное легирование и термомеханическая обработка титановых сплавов. – М.: Машиностроение. 1979. – 228 с.

[19] Моисеев В.Н., Поляк Э.В. Соколова А.Ю. //МиТОМ, 1975, №8,
с. 45-49.

[20] Должанский Ю.М., Моисеев В.Н., Сибелева Л.И., Тереньтьева Л.Н.- «Изв. вуз. Цветная металургия», 1973, №4, с. 132-137.

[21] Воробьев И.А., Володин В.А., Панфилов А.Н. Научные основы проектирования технологий для изделий из титановых сплавов. – Н.Новгород: Волго-Вятское кн. изд-во, 1994. – 253 с.

[22] Колачев Б.А., Габидулин Р.М., Пигузов Ю.В. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов. – М.: Металлургия, 1992. – 272 c.

[23] Технология изготовления титановых деталей крепления / Володин В.А., Колачев Б.А., и др. Под ред. Б.А. Колачева. – М.: Металлургия, 1996. – 144 с.

[24] Корнилов И.И Титан, М.Наука,1975.

[25] Борисова Е.А., Бочвар Г.А., Брун М.Я. и др. Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. М: Металлургия. 1980г. 464с.

[26] Авиационные материалы. Справочник в девяти томах. т.5: Магниевые и титановые сплавы. М. ОНТИ-1973. 586 с.

[27] Формирование текстуры листовых полуфабрикатов титановых сплавов разных классов при пластической деформации и термической обработке. Дзунович Дмитрий Анатольевич// 2006.

[28] М.А. Филиппов, В.Р. Бараз, М.А. Гервасьев., Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении: учебное пособие: в 2 т. Т. II. Цветные металлы и сплавы./ – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2013. – 236 с.

[29] Бочвар Г.А. Структура и свойства литых титановых сплавов и их связь с условиями фазовой перекристаллизации. Автореферат кандидатской диссертации.М.1966.

[30] Колачев Б.А., Талалаев В.Д. Водородная технология титановых сплавов // Авиационная промышленность, 1991, №1, с. 58-59.

[31] Ильин А.А., Мамонов А.М., Коллеров М.Ю. Термоводородная обработка – новый вид обработки титановых сплавов // Перспективные материалы, №1, 1997 с. 5-14.

[32] Колачев Б.А., Носов В.К., Ильин А.А. Водородная технология титановых сплавов // Материалы научно-технического семинара «Технология-91». – Донецк: ДПИ, 1991, с. 64-65.

[33] Гельд П.В., Рябов Р.Ф., Мохрачева Л.П. Водород и физические свойства металлов и сплавов: Гидриды переходных металлов. – М.: Наука, 1985. 232 с.

[34] Колачев Б.А., Назимов О.П., Ильин А.А., Мальков А.В. Влияние водорода на электронное строение и свойства b-сплавов // Электронное строение и физико-химические свойства тугоплавких соединений и сплавов // Докл. Всесоюз. cимпоз. – Киев, 1979, с. 263-268.

[35] Шалин А. В. Влияние химического состава и структурного состояния двухфазных титановых сплавов на технологическую пластичность при нормально// Москва, 2013.

[1] ω-фаза – это особый вид мартенсита (имеет искаженную гексагональную решетку). Реализация превращения β→ω ограничена С^¢¢¢_кр β-стабилизатора

Дата добавления: 2015-08-31