DE1289992B - Use of titanium alloys for high-strength, corrosion-resistant objects that are exposed to atmospheres contaminated with fluorine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Titan-Legierungen in durch Fluor verunreinigten Atmosphären, wo gleichzeitig ein hohes Verhältnis der Festigkeit zur Dichte erforderlich ist.The invention relates to the use of titanium alloys in by Fluorine-polluted atmospheres, where at the same time a high ratio of strength required for density.

Bei Raumtemperaturen weist reines Titan eine Hexagonalstruktur auf, welche als (x-Phase bekannt ist und sich bei hohen Temperaturen in eine als f-Phase bekannte Struktur umwandelt. Einige Legierungselemente stabilisieren die a-Phase, andere die f-Phase. Die meisten Titanlegierungen von hoher Festigkeit enthalten ein Gemisch von a- und tt-Stabilisatoren; ein Beispiel,dieser Art von Legierungen enthält als a-Stabilisatoren Aluminium und Zinn sowie als ß-Stabilisator Molybdän.At room temperatures, pure titanium has a hexagonal structure, which is known as the (x-phase and turns into an f-phase at high temperatures known structure converts. Some alloy elements stabilize the a-phase, others the f-phase. Most titanium alloys contain high strength a mixture of a and tt stabilizers; an example of these types of alloys Contains aluminum and tin as a stabilizer and molybdenum as a ß stabilizer.

Insbesondere sind Titanlegierungen bekannt, welche entweder aus 2,5 bis 80/() Aluminium, 0,5 bis 80/0 Molybdän, Rest Titan (USA,-Patentschrift 2 554 031) oder aus 1 bis 6°/() Aluminium, 1 bis 40% Molybdä n, 1 bis 40% Eisen, 1 bis 40/() Chrom, Rest Titan (USA:-Patentschrift 2 721 137) bestehen.In particular, titanium alloys are known which either consist of 2.5 up to 80 / () aluminum, 0.5 to 80/0 molybdenum, remainder titanium (USA, patent 2 554 031) or from 1 to 6 ° / () aluminum, 1 to 40% molybdenum, 1 to 40% iron, 1 to 40 / () chromium, remainder titanium (USA: patent specification 2 721 137).

Aus der deutschen Auslegeschrift 1082 418 sind weiterhin Titanlegierungen bekannt, die aus 1 bis 23"/() Zinn und insgesamt 0;1 bis 30% aus einem, oder mehreren a- und/oder f3-Stabilisatorelementen, nämlich 0,25 bis 7,50/() Aluminium" 0,25 bis 200% Molybdän -und/oder Chrom, 0,5 bis 20% Vanadium, Zirkonium, Niob und/oder Tantal, 0,25 bis 10% Eisen, 0,25 bis 12"/() Mangan, 0,5 bis 10"/i) lndium, Kadmium, Blei, Silber; Thallium und/oder Zink, 0,5 bis 15"/0 Wolfram, 0,5 bis 5% Kupfer, Kobalt, Nickel, Wismut, Tellur und/oder Cer; 0,25 bis 20% Silizium, 0,1 bis 1"/() Beryllium und 0,05 bis l °/n Bor, Rest Titan, bestehen. Obgleich derartige Legierungen einer. Wärmebehandlung unterworfen werden können, um hohe Festigkeiten zu erzielen, sind sie gegenüber Korrosion in mit Fluor verunreinigten Atmosphären -anfällig:# _ Es wurde nun gefunden, daß in einer Legierung auf' Titanbasis mit Aluminium, Zinn und Molybdän ein Teil des Molybdäns durch Eisen und Chrom ersetzt werden kann, wobei eine Legierung mit hoher Festigkeit, guter Duktilität, hoher Korrosionsbeständigkeit in mit Fluor verunreinigten Atmosphären und verhältnismäßig leichter Verformbarkeit bei Erwärmung erhalten werden kann.Titanium alloys are also known from German Auslegeschrift 1082 418, which are composed of 1 to 23 "/ () tin and a total of 0; 1 to 30% of one or more a and / or f3 stabilizer elements, namely 0.25 to 7, 50 / () aluminum "0.25 to 200% molybdenum and / or chromium, 0.5 to 20% vanadium, zirconium, niobium and / or tantalum, 0.25 to 10% iron, 0.25 to 12" / () Manganese, 0.5 to 10 "/ i) indium, cadmium, lead, silver; Thallium and / or zinc, 0.5 to 15 "/ 0 tungsten, 0.5 to 5% copper, cobalt, nickel, bismuth, tellurium and / or cerium; 0.25 to 20% silicon, 0.1 to 1" / () Beryllium and 0.05 to 1% boron, the remainder being titanium. Although such alloys are a. Can be subjected to heat treatment in order to achieve high strengths, they are susceptible to corrosion in atmospheres contaminated with fluorine: # _ It has now been found that in a titanium-based alloy with aluminum, tin and molybdenum some of the molybdenum is replaced by iron and Chromium can be replaced, whereby an alloy having high strength, good ductility, high corrosion resistance in fluorine-contaminated atmospheres and relatively easy ductility when heated can be obtained.

Die Erfindung betrifft daher die. Verwendung von Titanlegierungen, bestehepd aus 4 bis 7% Aluminium, 0 bis 7"/() Zinn, wobei der Gesamtgehalt an Aluminium und Zinn 110/0 nicht übersteigt, 1,5 bis 3,50/0 Molybdän, Spuren bis 111/o Eisen, Spuren bis 2°/0 Chrom, Rest Titan und übliche Verunreinigungen, als Werkstoffe zur Herstellung von Gegenständen hoher Festigkeit, die mit: Fluor verunreinigten Atmosphären ausgesetzt und dabei korrosionsbeständig sind.The invention therefore relates to. Use of titanium alloys, Consists of 4 to 7% aluminum, 0 to 7 "/ () tin, the total being aluminum and tin does not exceed 110/0, 1.5 to 3.50 / 0 molybdenum, traces up to 111 / o iron, Traces of up to 2% chromium, the remainder titanium and usual impurities, as materials for Manufacture of high strength articles exposed to: Atmospheres contaminated with fluorine are exposed and resistant to corrosion.

Vorzugsweise besteht die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung aus 5"/o Aluminium, 41)/1) Zinn, 2% Molybdän, 0,670/,) Eisen, 1,33"/0 -Chrom, Rest Titan und übliche Verunreinigungen.The alloy to be used according to the invention is preferably made made of 5 "/ o aluminum, 41) / 1) tin, 2% molybdenum, 0.670 /,) iron, 1.33" / 0 chromium, remainder Titanium and common impurities.

Verunreinigungen sollten folgende Werte nicht überschreiten Kohlenstoff . .... ........... 0,2"/() Sauerstoff ........................ 0,20/0 Stickstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,1% Wasserstoff ....................... 0,0150/,) Bestimmte andere Elemente, welche als a- oder ß-Phasenbildner oder -förderer wirken, können erfindungsgemäß ebenfalls vorliegen, vorausgesetzt, daß die Gehalte niedrig genug liegen, um keine ungünstige Einwirkung auf die Werkstoffeigenschaften auszuüben. Demgemäß können die Legierungen bis zu einem Gesamtgehalt von 0;5"/o eines oder mehrere der Elemente Kupfer, Nickel, Mangan, Silizium, Kobalt, Zirkonium, Wolfram, Vanadium, Niob, Bor, Hafnium, Tantal, Beryllium, Wismut, Palladium, Platin oder- Silber enthalten.Impurities should not exceed the following values Carbon. .... ........... 0.2 "/ () Oxygen ........................ 0.20 / 0 Nitrogen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.1% Hydrogen ....................... 0.0150 /,) Certain other elements which act as α- or β-phase formers or promoters can also be present according to the invention, provided that the contents are low enough so as not to have an adverse effect on the material properties. Accordingly, the alloys can contain one or more of the elements copper, nickel, manganese, silicon, cobalt, zirconium, tungsten, vanadium, niobium, boron, hafnium, tantalum, beryllium, bismuth, palladium, Contains platinum or silver.

Aluminium ist ein (,c-Stabilisator und steigert die Festigkeit sowie die Korrosionsbeständigkeit in mit Fluor verunreinigten Atmosphären. Mindestens 4"/0 Aluminium sind erforderlich, um den schädlichen Effekt aufzuheben, welchen Molybdän, ebenfalls ein Zusatz zur Erhöhung der Festigkeit, auf die Korrosionsbeständigkeit ausübt. Mehr als 7"/0 Aluminium erzeugen eine Sprödigkeit des Werkstoffes. Im Vergleich zu Aluminium können höhere Konzentrationen an Zinn zugelassen werden, ohne daß die Legierung spröde wird, jedoch wirkt Zinn in weniger wirksamer Weise als Legierungselement zur Erhöhung der Festigkeit sowie als a-Stabilisator. Außerdem hat Zinn auch eine größere Dichte als Aluminium. Der Gesamtgehalt an Zinn und Aluminium sollte im wesentlichen konstant gehalten werden und darf zwecks Vermeidung einer Sprödigkeit des Materials 11% nicht übersteigen. -Molybdän ist ein fi-Stabilisator und erhöht die Festigkeit des Werkstoffes, insbesondere nach einer Wärmebehandlung. Mindestens 1,50/() Molybdän sind für eine ausreichende Festigkeit erforderlich, jedoch reduziert ein Gehalt von mehr als 3',5% Molybdän die Korrosionsbeständigkeit gegenüber mit Fluor verunreinigten Atmosphären auf einen unzulässig _ geringen-Wert. _ _ Eisen und Chrom sind Eutektoidblldner sowie ß-Stabilisatoren. Eine Gewichtseinheit Eisen ist etwa ein 3mal so wirksamer f-Stabilisator wie Molybdän; Chrom erreicht etwa den 1,5fachen Wert.Aluminum is a (, c stabilizer and increases strength as well the resistance to corrosion in atmospheres contaminated with fluorine. At least 4 "/ 0 aluminum are required to neutralize the harmful effect, whichever Molybdenum, also an additive to increase strength, on corrosion resistance exercises. More than 7 "/ 0 aluminum makes the material brittle. In comparison higher concentrations of tin can be admitted to aluminum without the Alloy becomes brittle, but tin is less effective as an alloying element to increase strength and as a stabilizer. Plus, tin has one too greater density than aluminum. The total tin and aluminum content should be substantial be kept constant and may to avoid brittleness of the material Do not exceed 11%. -Molybdenum is a fi stabilizer and increases strength of the material, especially after heat treatment. At least 1.50 / () molybdenum are required for sufficient strength, but a content reduces of more than 3 ', 5% molybdenum the corrosion resistance against contaminated with fluorine Atmospheres to an impermissibly low value. _ _ Iron and chromium are eutectoid binders as well as ß-stabilizers. One weight unit of iron is about 3 times more effective f-stabilizer such as molybdenum; Chromium reaches about 1.5 times the value.

Eisen und Chrom erhöhen die Festigkeit des Werkstoffes und beeinflussen nicht wesentlich die Korrosionsbeständigkeit, jedoch führt ein zu hoher Gehalt an Eisen und Chrom zu einer Verminderung der Duktilität.Iron and chromium increase the strength of the material and influence it does not significantly affect the corrosion resistance, but too high a content leads to it Iron and chromium reduce ductility.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen unterscheiden sich von den bekannten insofern, als der Eisengehalt 10/0 nicht überschreiten darf, wobei eine gute Korrosionsbeständigkeit ohne Verlust der Duktilität beibehalten wird.The alloys to be used according to the invention differ of the known insofar as the iron content must not exceed 10/0, whereby good corrosion resistance is maintained without loss of ductility.

Um die Höchstfestigkeit bei Raumtemperatur zu erreichen, sollen die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen durch ein Lösungsglühen bei einer Temperatur_ nahe der a/ti-Umwandlungstemperatur (aus dem leichgewichtsdiagramm oder metallographischen Untersuchungen bestimmt)wärmebehandelt werden, wobei eine Abkühlung entweder durch Abschrecken oder .an Luft .erfolgt; danach sollte eine Alterung bei einer Temperätur stattfinden, welche eine gesteuerte Umwandlung der instabilen f-Phase in die a-Phase hervorruft.To achieve maximum strength at room temperature, the alloys to be used according to the invention by solution annealing at a temperature close to the a / ti transition temperature (from the light weight diagram or metallographic Investigations determined) are heat-treated, with a cooling by either Quenching or .in air. thereafter an aging at a temperature take place, which is a controlled conversion of the unstable f-phase into the a-phase evokes.

Gemäß einem weitern Merkmal der Erfindung wird die Legierung nach der vorangehend beschriebenen Wärmebehandlung schnell abgekühlt und anschließend durch Erwärmen auf 400 bis 600°C für die Dauer bis zu 30 Stunden gealtert. Die Bedingungen der Wärmebehandlung hängen von der Abmessung des Werkstücks und dessen Querschnitt ab; die Bedingungen können geändert werden, um ein bevorzugtes Gefüge zu erzeugen, so daß sich die notwendigen mechanischen Eigenschaften in einem weiten Querschnittsbereich verändern lassen. Dickere Querschnitte erfordern ein Lösungsglühen sowie eine Alterung bei niedrigeren Temperaturen als dünnere Querschnitte.According to a further feature of the invention, the alloy is according to the heat treatment described above quickly cooled and then aged by heating to 400 to 600 ° C for a period of up to 30 hours. The conditions the heat treatment depend on the dimension of the workpiece and its cross-section from; the terms can be changed to a preferred one To create a structure, so that the necessary mechanical properties are in one have a wide cross-sectional area changed. Thicker cross sections require a Solution heat treatment and aging at lower temperatures than thinner cross-sections.

Die für eine bestimmte erfindungsgemäß zu verwendende Legierung erforderliche genaue Wärmebehandlung hängt von deren Zusammensetzung ab, kann jedoch aus dem Gefüge und aus einfachen AI-terungsversuchen leicht bestimmt werden. Beispielsweise besaß eine Legierung aus 50/" Aluminium, 4% Zinn, 2% Molybdän, 0,67"/" Eisen, 1,33°% Chrom, Rest Titan ein f-Phasengefüge mit einem geringen Anteil der «-Phase bei 930''C. Ein Lösungsglühen muß über eine genügend lange Zeit durchgeführt werden, um zu erreichen, daß die Legierung den Gleichgewichtszustand annimmt. Die erforderliche Zeit ist bei niedrigen Temperaturen länger, bei hohen Temperaturen kürzer und hängt von der Dicke des Querschnitts .sowie von dem Wärmebehandlungsverfahren ab, jedoch ist bei etwa 900' C eine Zeit in der Größenordnung von einer halben Stunde ausreichend.The one required for a particular alloy to be used in accordance with the invention exact heat treatment depends on their composition, but can be from the structure and can be easily determined from simple aging tests. For example, owned an alloy of 50 / "aluminum, 4% tin, 2% molybdenum, 0.67" / "iron, 1.33% chromium, The rest of the titanium has an f-phase structure with a small proportion of the phase at 930 C. A solution heat treatment must be carried out for a sufficiently long time in order to achieve that the alloy assumes the state of equilibrium. The time required is longer at low temperatures, shorter at high temperatures and depends on the The thickness of the cross-section depends on the heat treatment process, but is at about 900 ° C for a time on the order of half an hour is sufficient.

Beispielsweise wird die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung aus 5% Aluminium, 4% Zinn, 2"/o Molybdän, 0,670/g Eisen, 1.,33o/" Chrom, Rest Titan bei dünnen Querschnitten bei etwa 930'C lösungsgeglüht sowie bei etwa 550"C über etwa 5 Stunden gealtert. Bei dicken Querschnitten folgt zweckmäßig auf ein Lösungsglühen bei niedrigerer Temperatur ein Abschrecken und Altern, um ein hochwirksames Abkühlen anschließend an ein Lösungsglühen zu erreichen, was wiederum einen guten Festigkeitsausgleich sowie eine gute Duktilität ergibt. Ein Beispiel einer derartigen Behandlung ist ein Lösungsglühen bei 825°C, Abschrecken in Wasser sowie Altern für 24 Stunden bei 500"C.For example, the alloy to be used according to the invention is made from 5% aluminum, 4% tin, 2 "/ o molybdenum, 0.670 / g iron, 1., 33o /" chromium, remainder titanium solution annealed for thin cross-sections at around 930 ° C and at around 550 ° C above Aged about 5 hours. In the case of thick cross-sections, a solution heat treatment is expediently followed quenching and aging at a lower temperature for highly effective cooling then to achieve a solution heat treatment, which in turn results in good strength compensation as well as good ductility. An example of such treatment is solution heat treatment at 825 ° C, quenching in water and aging for 24 hours 500 "C.

Im folgenden sind Beispiele bestimmter Legierungen gemäß dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung erläutert.The following are examples of certain prior art alloys the art and explained according to the invention.

In Tabelle I sind die Zusammensetzung und Eigenschaften bestimmter Legierungen zusammengestellt. Stäbe jeder Legierung wurden aus im Lichtbogen geschmolzenen Körnern von 120 g Gewicht hergestellt, indem diese bei Temperaturen zwischen 900 und 1000°C auf 16 mm rundgeschmiedet und auf 12 mm rundgewalzt wurden. Proben für eine Zugfestigkeitsprüfung wurden bei einer Temperatur lösungsgeglüht, bei der 25% der u-Phase vorlagen (bestimmt durch metallographisehe Prüfung), luftabgekühlt und für 24 Stunden bei 500"C gealtert. Diese Wärmebehandlung wurde so ausgeführt, daß sich charakteristische; jedoch nicht notwendig optimale, mechanische Eigenschaften ergaben und daß aus einer Betrachtung der erhaltenen Festigkeit und Duktilität die Möglichkeit bestand, die möglichen optimalen Eigenschaften einer Legierung zu schätzen. Zylindrische Proben wurden zur Durchführung einer Korrosionsuntersuchung mit einer Länge von 12 mm und einem Durchmesser von 8 mm aus dem Stab hergestellt und einer mit Fluor verunreinigten Atmosphäre ausgesetzt. Es wurde Vorsorge zur Vermeidung fehlerhafter Ergebnisse getroffen, Vergleichswerte für die Korrosionsbeständigkeit der Legierungen gemäß der Erfindung gegenüber anderen Legierungen in mit Fluor verunreinigten Atmosphären sind in Tabelle IV zusammengestellt, worin die Gewichtszunahme- der Legierungen in den angegebenen Zeiträumen dargelegt ist. Aus der Tabelle IV ergibt sich weiterhin die Einwirkung .bei Änderung der Eisen- und Chromgehalte bei den Legierungen. Aus den Werten für die Legierung 11 ist ersichtlich, daß diese nicht nur gute Korrosionsbeständigkeit gegenüber Fluoratmosphären besitzt, sondern auch noch brauchbare mechanische Eigenschaften aufweist.In Table I the composition and properties are certain Alloys put together. Rods of each alloy were arc melted from Grains of 120 g in weight produced by placing them at temperatures between 900 and 1000 ° C were forged to 16 mm and rolled to 12 mm. Samples for a tensile strength test were solution annealed at a temperature at which 25% the u-phase (determined by metallographic testing), air-cooled and aged for 24 hours at 500 "C. This heat treatment was carried out so that characteristic; but not necessarily optimal mechanical properties and that from a consideration of the obtained strength and ductility the It was possible to estimate the possible optimal properties of an alloy. Cylindrical samples were used to conduct a corrosion test with a Length of 12 mm and a diameter of 8 mm made from the rod and one exposed to an atmosphere contaminated with fluorine. It became precaution for avoidance incorrect results met, comparative values for corrosion resistance of the alloys according to the invention compared to other alloys contaminated with fluorine Atmospheres are summarized in Table IV, in which the weight gains Alloys is set out in the specified time periods. From Table IV results The effect of changing the iron and chromium content of the Alloys. It can be seen from the values for alloy 11 that this is not only has good corrosion resistance to fluorine atmospheres, but also still has useful mechanical properties.

Der Widerstand gegenüber einer Verformung bei 900"C wurde durch eine Plastometerprüfung bei einer Verformungsänderung von etwa 30 Sek. 1 bestimmt. Die Ergebnisse ermöglichen den Vergleich der Arbeitscharakteristik einer erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung bei 900°C mit bekannten Legierungen.The resistance to deformation at 900 "C was measured by a Plastometer test determined with a change in deformation of about 30 seconds 1. the Results make it possible to compare the working characteristics of one according to the invention Alloy to be used at 900 ° C with known alloys.

Dabei wurde ein zylindrisches Probestück von gleicher Höhe und Durchmesser auf Prüftemperatur erhitzt und 'zwischen die Platten einer durch einen Nocken betätigten Presse eingebracht und zwischen diesen rasch bis zu einer vorbestimmten Verformung von 10% unter Druck gesetzt. Die hierbei angewandten Kräfte wurden auf ein Oszilloskop übertragen, uhd der Druckverlauf wurde fotografisch festgehalten, um die Belastung zu bestimmen, welche erforderlich ist, um die gewünschte Verformung herbeizuführen.A cylindrical specimen of the same height and diameter was obtained heated to test temperature and 'between the plates of a cam operated Press introduced and between these quickly up to a predetermined deformation pressurized by 10%. The forces applied here were on an oscilloscope transferred, uhd the pressure course was recorded photographically to the load determine which one is required to produce the desired deformation.

Die Kombination von Eigenschaften, welche für die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen gefordert werden, sind hohe Festigkeit und Duktilität nach einer entsprechenden Wärmebehandlung zusammen mit leichter Warmverarbeitbarkeit und Korrosionsbeständigkeit in mit Fluor verunreinigten Atmosphären. Titanlegierungen sind schwierig warm zu verarbeiten; in vielen Fällen machen die erforderlichen Kräfte die Herstellung einer Legierung unwirtschaftlich. Die Einwirkung der Legierungselemente auf die mechanischen Eigenschaften von Titan ist bereits gut erforscht, jedoch ist wenig über die Korrosionsbeständigkeit in mit Fluor verunreinigten Atmosphären bekannt.The combination of properties that are necessary for the invention The alloys to be used are required to have high strength and ductility after an appropriate heat treatment together with easy hot workability and corrosion resistance in fluorine-contaminated atmospheres. Titanium alloys are difficult to process warm; in many cases make the required forces the manufacture of an alloy is uneconomical. The action of the alloying elements Well researched on the mechanical properties of titanium has been made, however Little is known about the resistance to corrosion in atmospheres contaminated with fluorine.

Eine typische (x/13-Legierung hoher Festigkeit entspricht der Legierung 1 in der Tabelle I. Aluminium und Zinn stabilisieren die «-Phase, Molybdän die f-Phase, während Silizium als Verbindungsbildner verwendet wird. Untersuchungen ergaben, däß Aluminium die-Korrosionsbeständigkeit steigerte, während diese durch Molybdän und Silizium gesenkt wurde.A typical (x / 13 alloy of high strength corresponds to the alloy 1 in Table I. Aluminum and tin stabilize the «phase, molybdenum the f phase, while silicon is used as a compound former. Investigations have shown that aluminum increased the corrosion resistance, while molybdenum did so and silicon was lowered.

Eine Steigerung des Zinngehaltes auf Kosten des Aluminiums verminderte die Duktilität, jedoch nicht das Korrosionsverhalten (Legierung 2). Eine Steigerung des Aluminiumgehaltes ergab zufriedenstellendemechanische Eigenschaften und eine geringe Korrosionsanfälligkeit, erforderte jedoch einen großen Aufwand für eine Warmverformung (Legierung 3). An increase in the tin content at the expense of the aluminum reduced the ductility, but not the corrosion behavior (alloy 2). An increase in the aluminum content resulted in satisfactory mechanical properties and a low susceptibility to corrosion, but required a great deal of effort for hot forming (alloy 3).

Eine weitere Versuchsreihe (Legierungen 4 bis 11 der Tabelle I) wurde unter Weglassung des Siliziums und mit teilweisem oder vollständigem Ersatz des Molybdäns mit den Eutektoidbildnern und ,B-Stabilisatören Eisen und Chrom durchgeführt. Eisen ist bezüglich seines Gewichtes etwa 3mal so wirksam wie Molybdän als f-Stabilisator; Chrom ist etwa 1,5mal so wirksam.Another series of tests (alloys 4 to 11 of Table I) was with omission of silicon and with partial or complete replacement of the Molybdenum with the eutectoid formers and iron and chromium, B stabilizers. In terms of its weight, iron is about three times as effective as molybdenum as an f-stabilizer; Chromium is about 1.5 times as effective.

Bei alleitriger Zuführung verminderten'. sowohl Eisen als auch Chrom die Duktilität, insbesondere bei höheren Werten; ergaben jedoch eine leichte Abnahme der Korrosionsbeständigkeit (Legierungen 4 bis 7); bei gemeinsamer Zugabe von Eisen und Chrom wurde eine zufriedenstellende Duktilität erzielt, jedoch war die Korrosionsempfindlichkeit noch unzulässig hoch (Legierungen 8 und 9).In the case of sole supply, '. both iron and chromium the ductility, in particular at higher values; revealed however a slight decrease in corrosion resistance (alloys 4 to 7); at common Satisfactory ductility was achieved, however, with the addition of iron and chromium the sensitivity to corrosion was still unacceptably high (alloys 8 and 9).

Wenn Molybdän, Eisen und Chrom zusammen zugefügt wurden, ergab sich eine ausgezeichnete Kombination der erwünschten Eigenschaften (Legierungen 10 und- 11). Weiterhin war der Widerstand gegen eine Verformung bei 900°C annehmbar niedrig.When molybdenum, iron and chromium were added together, it resulted an excellent combination of the desired properties (alloys 10 and 11). Furthermore, the resistance to deformation at 900 ° C was acceptably low.

Die Legierung 10; bestehend aus 4% Zinn, 50/() Aluminium, 1% Molybdän, 0,33% Eisen, 0,670/() Chrom, Rest Titan, hatte keine genügend hohe Zugfestigkeit, jedoch besaß die Legierung 11, bestehend aus 40/() Zinn, 5% Aluminium, 20/0 Molybdän, 0,670% Eisen, 1,330j) Chrom, Rest Titan, eine Zugfestigkeit von 111 kp/mm22.The alloy 10; consisting of 4% tin, 50 / () aluminum, 1% molybdenum, 0.33% iron, 0.670 / () chromium, remainder titanium, did not have a sufficiently high tensile strength, However, alloy 11, consisting of 40 / () tin, 5% aluminum, 20/0 molybdenum, 0.670% iron, 1.330j) chromium, the remainder titanium, a tensile strength of 111 kp / mm22.

Nur einige der untersuchten Legierungen sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Andere Legierungsbestandteile, welche dem Titan in verschiedenen Gehalten allein und in Verbindung mit den in Tabelle I wiedergegebenen Elementen zugesetzt wurden, waren Zirkonium, Kobalt, Nickel, Kupfer, Vanadiutn, Wolfram-und Niob.Only some of the alloys examined are listed in Table 1. Other alloy components, which alone contain titanium in various proportions and were added in connection with the elements given in Table I, were zirconium, cobalt, nickel, copper, vanadium, tungsten and niobium.

Bestimmte erfindungsgemäß zu verwendende Legierungen wurden einet- genaueren Prüfung für wert befunden, insbesondere hinsichtlich der Wirkung der Wärmebehandlung auf die mechanischen Eigenschaften: Es ergab sich, daß die Festigkeitswerte dieser Legierungen durch Wärmebehandlung verbessert werden konnten, ohne daß sich eine wesentliche Einbüße an Duktilität ergab. Beispiele zur Veranschaulichung der Wirkung der Wärmebehandlungsversuche für die Legierung 11 und die Zugfestigkeitswerte des wärmebehandelten Werkstoffes sind in Tabelle 11 widergegeben, wobei die Proben 11 A bis 11 E als Streifen mit einem Querschnitt von 1,5 - 12 mm und die Probe 11 F als Rundstab mit einem Durchmesser von 12 mm vorlagen.Certain alloys to be used according to the invention were combined More detailed examination was found to be worthwhile, in particular with regard to the effect of the heat treatment on the mechanical properties: It was found that the strength values of these Alloys could be improved by heat treatment without a resulted in a significant loss of ductility. Examples to illustrate the effect of the heat treatment tests for alloy 11 and the tensile strength values of the heat-treated material are shown in Table 11, with samples 11 A to 11 E as strips with a cross section of 1.5-12 mm and sample 11 F as a round rod with a diameter of 12 mm.

Bestimmte Anwendungsfälle erfordern eine Vereinigung hoher Festigkeit sowie niedriger Dichte; die in Tabelle 111 für das Verhältnis von 0;1-Dehngrenze zur Dichte angegebenen Werte zeigen, wie sich die Legierung 11 gegenüber einigen der besten der anderen überprüften Legierungen verhielt. Tabelle 1 Verformungs- Lösungsglüh- Zugfestig- Bruch- Bruch- widerstand bei Legierung Zusammensetzung temperatur keit*) dehnung***) ein- 900'C und 10"r, schnürung Verformung Gewichtsprozent C . kp mm2 "I" kp/mmz l**) 4-Sn, 5-A1, 3;75-Mo, 0,25-Si 985 108 12 28 15,5 2**) 11-Sn, 2;25-A1, 3,75-Mo, 0,25-Si 925 120 2 5 - 3**) 0-Sn, 7,5-A1, 3,75-Mo, 0,25-Si 1020 113 13 29 38,5 4**) 4-Sn, 5-A1, 1,25-Fe 1010 87 6 7 - 5**) 4-Sn, 5-A1, 2,50-Fe 985 97 1 1 - _ 6**) 4-Sn, 5-A1,, 1,75-Cr 980 93 6 9 - 7**) 4-Sn, 5-A1, 3,50-Cr 950 110 0 0 - 8**) 4-Sn, 5-A1; 0;5-Fe, 1,0-Cr 990 87 14 27 9**) 4-Sn, 5-A1, 1,0-Fe, 2,0-Cr 955 103 13 24 - 10**) 4-Sn, 5-A1, 1,0-Mo, 0,33-Fe, 0,67-Cr 980 92 20 21 - 11 ' 4-Sn, 5-A1, .2,0-Mo, 0,67-Fe, 1;33-Cr 950 111 I 11 I 28 I 23,2 *) Werkstoffzustand: Lösungsgeglüht, luftabgekühlt und 24 Stunden bei 500 C gealtert. **) Keine erfindungsgemäß zu verwendende Legierung. ***) Bezogen auf eine Meßlänge von 25 mm. - Tabelle Il Lösungsglühung Alterung Bruch- Propor- Dehngrenze Zug- E-Modul dehnung Probe tionalttäts- bei Meßlänge 4 [F,.*) - Tempe- Ab- Tempe- Zeit grenze kp mm= fiesti kcit g in 104 ratur kühlungs- ratur 25rnm 50mm C art C 'Stunden kpmmZ 0,05";, 0,1"" (1.?"" 0,5 1' 0 kp"mm' kp-mmz "i" "/" "" 11 A 950 W**) - - 16,4 28,8 36,2 44;9 54,6 118,3 0,96 11 9 - 11 B 950 L***) 500 5 80,3 102,4 111,8 122,2 126,0 136,2 1;21 9 6 11 C 950 L***) 550 5 91,0 119,7 126,8 131,8 134,5 142,0 1,25 8 5 11 D 930 L***) 450 6 103,5 119,0 128,6 134,6 - 140,2 1,15 3- 2 - 11 E 930 W**) 550 24 106,1 133,9 138,6 142;8 - 145,3 1,12 6 3 - 11 F 825 W**) 500 24 - - 111,2 113,4 - 130,7 - - - 13 °) 4 Iö bedeutet: Meßlänge = 4 - Quadratwurzel der Querschnittsßäche F;, des Probestabs: **) 1n Wasser altgeschreckt. ***) An Luft abgekühlt. Tabelle III Legierung Zusammensetzung Dichte 0,1-Dehngrenze 0,1-Dehngrenze/Dichte Gewichtsprozent g/cm3 kp/mm' kp/mmz/g/cm3 12**) 4-Sn, 6-A1, 3,75-M(), 0,25-Si 4,56 128,6 28,2 13**) 4-Sn, 5-A1, 12-W 4,90 126,6 25,8 11 4-Sn, 5-A1, 2,0-M(), 0,67-Fe, 1,33-Cr 4,62 138,6 30,0 **) Keine erfindungsgemäß zu verwendende Legierung. Tabelle IV Zusammensetzung Gewichtszunahme in einer fluorhaltigen Atmosphäre bei Legierung Gewichtsprozent 65°C und 300 mm Druck in mg/0,09 m Sn A1 Mo si Fe C, 1 Woche 3 Wochen' 5 Wochen 1 *) 4 5 3,75 0,25 - - 7,1 4,9 8,1 8,3 10,9 9,9 2*) 11 2,25 3,75 0,25 - - 3,7 2,6 10,9 9,7 8,2 7,6 3*) - 7,5 3,75 0,25 - - 0,7 2,0 3,4 4,5 4,4 2,9 4*) 4 5 - - 1,25 - 2,8 2,8 3,6 - 10,1 8,5 5*) 4 5 - 2,50 - 2,6 2,6 5,3 - 11,2 10,8 6*) 4 5 - - - 1,75 4,3 4,3 5,4 5,1 10,4 10,3 7*) 4 5 - - - 3,50 2,5 2,5 4,3 3,9 10,1 9,8 8*) 4 5 - - 0,5 1,0 1,8 1,4 3,9 3,5 10,0 9,8 9*) 4 5 - - 1,0 2,0 2,5 2,2 2,8 2,6 9,8 8,4 10*) 4 5 1,0 - 0,33 0,67 1,5 1,1 3,2 3,5 3,8 3,9 11 4 5 2,0 - 0,67 1,33 1,2 0,9 4,8 2,5 4,7 2,8 14*) handelsüblich reines Titan 8,4 - 39,5 - 53,5 - *) Keine erfindungsgemäß zu verwendende Legirung. Certain applications require a combination of high strength and low density; the values given in Table 111 for the ratio of 0.1 yield strength to density show how alloy 11 performed compared to some of the best of the other alloys examined. Table 1 Deformation Solution heat- tensile strength- fracture- fracture resistance at Alloy composition temperature *) elongation ***) a 900'C and 10 "r, lacing deformation Weight percent C. kp mm2 "I" kp / mmz l **) 4-Sn, 5-A1, 3; 75-Mo, 0.25-Si 985 108 12 28 15.5 2 **) 11-Sn, 2; 25-A1, 3.75-Mo, 0.25-Si 925 120 2 5 - 3 **) 0-Sn, 7.5-A1, 3.75-Mo, 0.25-Si 1020 113 13 29 38.5 4 **) 4-Sn, 5-A1, 1,25-Fe 1010 87 6 7 - 5 **) 4-Sn, 5-A1, 2.50-Fe 985 97 1 1 - _ 6 **) 4-Sn, 5-A1 ,, 1.75-Cr 980 93 6 9 - 7 **) 4-Sn, 5-A1, 3.50-Cr 950 110 0 0 - 8 **) 4-Sn, 5-A1; 0; 5-Fe, 1,0-Cr 990 87 14 27 9 **) 4-Sn, 5-A1, 1.0-Fe, 2.0-Cr 955 103 13 24 - 10 **) 4-Sn, 5-A1, 1.0-Mo, 0.33-Fe, 0.67-Cr 980 92 20 21 - 11 '4-Sn, 5-A1, .2.0-Mo, 0.67-Fe, 1; 33-Cr 950 111 I 1 1 I 28 I 23.2 *) Material condition: solution annealed, air-cooled and aged at 500 C for 24 hours. **) No alloy to be used according to the invention. ***) Based on a measuring length of 25 mm. - Table Il Solution annealing aging fracture Proportional yield strength tensile modulus of elongation Sample tionalttäts- at measuring length 4 [F,. *) - Tempe- down- tempe- time limit kp mm = fiesti kcit g in 104 temperature cooling temperature 25mm 50mm C type C 'hours kpmmZ 0.05 ";, 0.1""(1.?""0.5 1' 0 kp" mm 'kp-mmz "i"" / """ 11 A 950 W **) - - 16.4 28.8 36.2 44; 9 54.6 118.3 0.96 11 9 - 11 B 950 L ***) 500 5 80.3 102.4 111.8 122.2 126.0 1 36.2 1; 21 9 6 11 C 950 L ***) 550 5 91.0 119.7 126.8 131.8 134.5 142.0 1.25 8 5 11 D 930 L ***) 450 6 103.5 119.0 128.6 134.6 - 140.2 1.15 3 - 2 - 11 E 930 W **) 550 24 106.1 133.9 138.6 142; 8 - 145.3 1.12 6 3 - 11 F 825 W **) 500 24 - - 111.2 113.4 - 130.7 - - - 13 °) 4 Iö means: measuring length = 4 - square root of the cross-sectional area F ;, of the test rod: **) In water old-scared. ***) Cooled in air. Table III Alloy Composition Density 0.1-proof stress 0.1-proof stress / density Weight percent g / cm3 kp / mm 'kp / mmz / g / cm3 12 **) 4-Sn, 6-A1, 3.75-M (), 0.25-Si 4.56 128.6 28.2 13 **) 4-Sn, 5-A1, 12-W 4.90 126.6 25.8 11 4-Sn, 5-A1, 2.0-M (), 0.67-Fe, 1.33-Cr 4.62 138.6 30.0 **) No alloy to be used according to the invention. Table IV Composition Weight gain in a fluorine-containing atmosphere Alloy weight percent 65 ° C and 300 mm pressure in mg / 0.09 m Sn A1 Mo si Fe C, 1 week 3 weeks' 5 weeks 1 *) 4 5 3.75 0.25 - - 7.1 4.9 8.1 8.3 10.9 9.9 2 *) 11 2.25 3.75 0.25 - - 3.7 2.6 10.9 9.7 8.2 7.6 3 *) - 7.5 3.75 0.25 - - 0.7 2.0 3.4 4.5 4.4 2.9 4 *) 4 5 - - 1.25 - 2.8 2.8 3.6 - 10.1 8.5 5 *) 4 5 - 2.50 - 2.6 2.6 5.3 - 11.2 10.8 6 *) 4 5 - - - 1.75 4.3 4.3 5.4 5.1 10.4 10.3 7 *) 4 5 - - - 3.50 2.5 2.5 4.3 3.9 10.1 9.8 8 *) 4 5 - - 0.5 1.0 1.8 1.4 3.9 3.5 10.0 9.8 9 *) 4 5 - - 1.0 2.0 2.5 2.2 2.8 2.6 9.8 8.4 10 *) 4 5 1.0 - 0.33 0.67 1.5 1.1 3.2 3.5 3.8 3.9 11 4 5 2.0 - 0.67 1.33 1.2 0.9 4.8 2.5 4.7 2.8 14 *) commercially pure titanium 8.4 - 39.5 - 53.5 - *) No alloy to be used according to the invention.

Claims (3)

Patentansprüche: 1. Verwendung von Titanlegierungen, bestehend aus 4 bis 7% Aluminium, 0 bis 7% Zinn, wobei der Gesamtgehalt an Aluminium und Zinn 110/t, nicht übersteigt, 1,5 bis 3,50/t, Molybdän, Spuren bis 1% Eisen, Spuren bis 2% Chrom, Rest Titan und übliche Verunreinigungen, als Werkstoffe zur Herstellung von Gegenständen hoher Festigkeit, die mit Fluor verunreinigten Atmosphären ausgesetzt und dabei korrosionsbeständig sind. Claims: 1. Use of titanium alloys, consisting of 4 to 7% aluminum, 0 to 7% tin, the total of aluminum and tin 110 / t, not exceeding 1.5 to 3.50 / t, molybdenum, traces up to 1% iron, traces up to 2% chromium, the remainder titanium and usual impurities, as materials for production of high strength objects exposed to atmospheres polluted with fluorine and are corrosion-resistant. 2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, bestehend aus 5(1/0 Aluminium, 40/0 Zinn, 2(11o Molybdän, 0,670/,> Eisen, 1,33% Chrom, Rest Titan und übliche Verunreinigungen, für den im Anspruch 1 genannten Zweck. 2. Use of an alloy of the claim 1 composition, consisting of 5 (1/0 aluminum, 40/0 tin, 2 (11o molybdenum, 0.670 /,> iron, 1.33% chromium, the remainder titanium and the usual impurities for which im Purpose mentioned in claim 1. 3. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 oder 2 angegebenen Zusammensetzung, wobei die Legierung zusätzlich noch insgesamt bis 0,50J() an Kupfer, Nickel, Mangan, Silizium, Kobalt, Zirkonium, Wolfram, Vanadium, Niob, Bor, Hafnium, Tantal, Beryllium, Wismut, Palladium, Platin und/oder Silber enthält, für den im Anspruch 1 genannten Zweck.3. Use of an alloy in claim 1 or 2 specified composition, with the alloy in addition a total of up to 0.50J () on copper, nickel, manganese, silicon, cobalt, zirconium, tungsten, vanadium, Niobium, boron, hafnium, tantalum, beryllium, bismuth, palladium, platinum and / or silver contains, for the purpose mentioned in claim 1.