RU2568551C1

RU2568551C1 - Foundry alloy for titanium alloys

Info

Publication number: RU2568551C1
Application number: RU2014116839/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Львович Береславский; Любовь Александровна Мачишина
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2015-11-20

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: proposed composition contains the following substances, in wt %: vanadium - 30-50, carbon - 1-4, molybdenum - 5-25, titanium - 5-20, aluminium - 20-50, impurities making the rest.

EFFECT: two-two and a half times higher mechanical strength and corrosion resistance.

1 tbl

Description

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к лигатурам, используемым при производстве сплавов титана.The invention relates to the field of non-ferrous metallurgy, in particular to ligatures used in the production of titanium alloys.

Введение в сплав легирующих компонентов, различающихся по плотности, температуре плавления и другим характеристикам, невозможно без применения промежуточного сплава - лигатуры, которая по физическим параметрам близка к титану и позволяет получать однородный бездефектный металл с заданными характеристиками.The introduction of alloying components into the alloy, which differ in density, melting point, and other characteristics, is impossible without the use of an intermediate alloy - a ligature, which in physical parameters is close to titanium and allows you to obtain a homogeneous defect-free metal with desired characteristics.

В цветной металлургии известна лигатура на основе ванадия, содержащая алюминий и другие элементы, входящие в состав сплавов на основе цветных металлов, в том числе и титана, которая содержит, мас.%: ванадия - 19-25, молибдена 9-15, циркония 4-10, алюминия - остальное [1].In nonferrous metallurgy, a vanadium-based alloy is known, containing aluminum and other elements that make up alloys based on non-ferrous metals, including titanium, which contains, wt.%: Vanadium - 19-25, molybdenum 9-15, zirconium 4 -10, aluminum - the rest [1].

Недостатком этой лигатуры является низкая коррозионно-механическая прочность легированных ею титановых сплавов.The disadvantage of this ligature is the low corrosion and mechanical strength of titanium alloys alloyed with it.

Например, сплав системы титан-алюминий-ванадий-молибден-углерод, полученный с использованием известной лигатуры, имеет коррозионно-механическую прочность (число циклов до разрушения в 3%-ном растворе поваренной соли при нагрузке 0,7 от предела текучести) 900-1100.For example, an alloy of a titanium-aluminum-vanadium-molybdenum-carbon system obtained using a known ligature has a corrosion-mechanical strength (the number of cycles to failure in a 3% sodium chloride solution at a load of 0.7 of yield strength) 900-1100 .

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту к описываемой является лигатура для титановых сплавов следующего состава, мас.%Closest to the invention in technical essence and the achieved effect to the described is the master alloy for titanium alloys of the following composition, wt.%

ванадийvanadium 60-7060-70 углеродcarbon 1-41-4 алюминийaluminum остальноеrest

[2]. - Прототип.[2]. - The prototype.

Недостатком этой лигатуры-прототипа является также низкая коррозионно-механическая прочность титановых сплавов, полученных с ее использованием.The disadvantage of this master alloy prototype is also the low corrosion and mechanical strength of titanium alloys obtained with its use.

Титановый сплав системы титан-алюминий-ванадий-молибден-углерод имеет коррозионно-механическую прочность 800-1200 циклов.The titanium alloy of the titanium-aluminum-vanadium-molybdenum-carbon system has a corrosion-mechanical strength of 800-1200 cycles.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение коррозионно-механической прочности титановых сплавов.The technical result of the invention is to increase the corrosion-mechanical strength of titanium alloys.

Для достижения технического результата в лигатуру-прототип, которая содержит алюминий, ванадий и углерод, дополнительно вводят молибден и титан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:To achieve a technical result, a molybdenum and titanium are additionally introduced into the prototype ligature, which contains aluminum, vanadium and carbon, in the following ratio, wt.%:

ванадийvanadium 30-5030-50 углеродcarbon 1-41-4 молибденmolybdenum 5-255-25 титанtitanium 5-205-20 алюминийaluminum 20-5020-50 примесиimpurities остальноеrest

Введение в состав заявляемой лигатуры молибдена позволяет повысить коррозионно-механическую прочность сплава, полученного с ее использованием, а введение в состав лигатуры титана компенсирует снижение содержания ванадия при практически неизменном содержании алюминия, сохраняя технологические качества лигатуры (например, температуру плавления и дробимость).The introduction of molybdenum into the inventive ligature makes it possible to increase the corrosion-mechanical strength of the alloy obtained with its use, and the introduction of titanium into the ligature composition compensates for the decrease in the vanadium content with an almost constant aluminum content, while maintaining the technological properties of the ligature (for example, melting temperature and crushability).

Предложенную лигатуру получили методом внепечной алюмотермической плавки.The proposed ligature was obtained by the method of out-of-furnace aluminothermic smelting.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Для получения предлагаемой лигатуры была приготовлена шихта, содержащая окислы ванадия, молибдена, кальция, алюминий, титан, графит, фтористый кальций и оборотный шлак загружали в медные тигли. Инициирование реакции осуществляли сжиганием смеси КМnO₄+Аl от электрозапала. Необходимое количество тепла обеспечивалось экзотермичностью химических реакций восстановлением.To obtain the proposed ligature, a charge was prepared containing oxides of vanadium, molybdenum, calcium, aluminum, titanium, graphite, calcium fluoride, and recycled slag were loaded into copper crucibles. The reaction was initiated by burning a mixture of KMnO ₄ + Al from an electric valve. The necessary amount of heat was provided by the exotherm of chemical reactions by reduction.

В таблице приведены составы предложенной лигатуры и значения коррозионно-механической прочности титанового сплава системы титан-алюминий-ванадий-молибден-углерод, полученного с использованием предложенной лигатуры.The table shows the compositions of the proposed ligatures and the values of the corrosion-mechanical strength of the titanium alloy of the titanium-aluminum-vanadium-molybdenum-carbon system obtained using the proposed ligature.

Коррозионно-механическую прочность титанового сплава определяли методом циклического нагружения круглых образцов с диаметром рабочей части 8 мм с острым кольцевым надрезом в средней части образца на глубину 1 мм при нагрузке 0,7 от предела текучести. Испытания проводили в 3%-ном растворе поваренной соли.The corrosion-mechanical strength of a titanium alloy was determined by cyclic loading of round samples with a working part diameter of 8 mm with a sharp annular notch in the middle part of the sample to a depth of 1 mm at a load of 0.7 of yield strength. The tests were carried out in a 3% solution of sodium chloride.

Полученные результаты показали, что предложенная лигатура в сравнении с известной обеспечивает повышение коррозионно-механической прочности титановых сплавов в 2-2,5 раза.The results showed that the proposed ligature in comparison with the known one provides an increase in the corrosion-mechanical strength of titanium alloys by 2-2.5 times.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР №396413, кл. С22С 35/00, 1973.1. USSR Copyright Certificate No. 396413, class C22C 35/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР №515821, кл. С22С 35/00, 1976.2. USSR author's certificate No. 515821, cl. C22C 35/00, 1976.

Claims

Лигатура для титановых сплавов, содержащая ванадий, углерод, алюминий и примеси, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит молибден и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
ванадий 30-50 углерод 1-4 молибден 5-25 титан 5-20 алюминий 20-50 примеси остальное

Ligature for titanium alloys containing vanadium, carbon, aluminum and impurities, characterized in that it additionally contains molybdenum and titanium in the following ratio of components, wt.%:
vanadium 30-50 carbon 1-4 molybdenum 5-25 titanium 5-20 aluminum 20-50 impurities rest