SK288792B6 - Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles - Google Patents

Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles Download PDF

Info

Publication number
SK288792B6
SK288792B6 SK50031-2018A SK500312018A SK288792B6 SK 288792 B6 SK288792 B6 SK 288792B6 SK 500312018 A SK500312018 A SK 500312018A SK 288792 B6 SK288792 B6 SK 288792B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
tial
melting
alloys
temperature
graphite
Prior art date
Application number
SK50031-2018A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK500312018A3 (en
Inventor
Juraj Lapin
Tomáš Čegan
Ivo Szurman
Miroslav Kursa
Original Assignee
Ustav Materialov A Mech Strojov Sav
Vs Banska Technicka Univerzita Ostrava
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ustav Materialov A Mech Strojov Sav, Vs Banska Technicka Univerzita Ostrava filed Critical Ustav Materialov A Mech Strojov Sav
Priority to SK50031-2018A priority Critical patent/SK288792B6/en
Priority to CZ202149A priority patent/CZ309263B6/en
Priority to PCT/SK2019/000002 priority patent/WO2020013767A1/en
Publication of SK500312018A3 publication Critical patent/SK500312018A3/en
Publication of SK288792B6 publication Critical patent/SK288792B6/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/76—Adjusting the composition of the atmosphere
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/003—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals by induction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/04—Refining by applying a vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/22—Furnaces without an endless core
    • H05B6/24—Crucible furnaces
    • H05B6/26—Crucible furnaces using vacuum or particular gas atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/10—Inert gases
    • B22F2201/11—Argon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2201/00—Treatment under specific atmosphere
    • B22F2201/20—Use of vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2202/00—Treatment under specific physical conditions
    • B22F2202/07—Treatment under specific physical conditions by induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408—Light metal alloys
    • C22C1/0416—Aluminium-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/045—Alloys based on refractory metals
    • C22C1/0458—Alloys based on titanium, zirconium or hafnium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/10—Crucibles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

It is disclosed a method for controlled alloying of intermetallic γ-TiAl alloys with carbon within the range from 0.09 to 0.29 % by weight. The intermetallic alloys γ-TiAl containing 0.04 % by weight of oxygen and having volume 100 cm3 are melted in the crucibles made of isostatically pressed graphite having minimal density 1,8 g/cm3, low opened porosity < 2 % and medium granularity of the graphite grains lower than 40 μm. Melting of the γ-TiAl alloys takes place in a vacuum induction furnace with the aid of medium-frequency induction heating having power 20 to 30 kW and frequency within 20 to 30 kHz under protecting atmosphere of argon, with minimal purity 99.995 %. The negative pressure in a vacuum chamber of the induction furnace partly filled with argon is within 1 to 10 kPa.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález patrí do oblasti fyzikálnej metalurgie a týka sa spôsobu kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom priamo v priebehu ich indukčného tavenia v grafitových téglikoch. Cieľom vynálezu je dosiahnutie požadovaného a reprodukovateľného obsahu uhlíka vo finálnych odliatkoch kontrolou technologických parametrov ich indukčného tavenia.The invention belongs to the field of physical metallurgy and relates to a process for the controlled alloying of intermetallic alloys with γ-TiAl carbon directly during their induction melting in graphite crucibles. The object of the invention is to achieve the desired and reproducible carbon content in the final castings by controlling the technological parameters of their induction melting.

Doterajší stav technikyPrior art

Intermetalické zliatiny γ-TiAl sa vyznačujú nízkou hustotou, vysokou špecifickou pevnosťou a dobrou odolnosťou proti oxidácii. Najväčším problémom širšieho využitiy týchto zliatin v praxi je problematická výroba súčiastok, ich vysoká cena a nízka pevnosť pri teplotách vyšších ako 800 °C. Presné odlievanie predstavuje nákladovo najefektívnejšiu metódu výroby komponentov zo zliatin γ- TiAl. Na tavenie a odlievanie zliatin γ-TiAl sa spravidla používajú vákuové indukčné pece buď s keramickým téglikom, alebo so studeným téglikom chladeným vodou (ISM - induction skull melting).Γ-TiAl intermetallic alloys are characterized by low density, high specific strength and good oxidation resistance. The biggest problem of the wider use of these alloys in practice is the problematic production of components, their high cost and low strength at temperatures higher than 800 ° C. Precision casting is the most cost-effective method of manufacturing components from γ-TiAl alloys. Vacuum induction furnaces with either a ceramic crucible or a water-cooled cold crucible (ISM) are generally used to melt and cast γ-TiAl alloys.

ISM proces tavenia umožňuje prípravu zliatin γ-TiAl s obsahom kyslíka nižším ako 0,02 hmotnostných percent (ďalej v texte len hmotn. %). Ide však o veľmi nákladnú technológiu, najmä prevysokú obstarávaciu cenu taviacej pece a jej neekonomickú prevádzku, nakoľko podstatná časť energie potrebnej na tavenie je prevedená na odpadové teplo do chladiacej vody. Navyše chladné steny studených téglikov sú tepelne neefektívne a zabraňujú dosiahnuť požadovanú teplotu prehriatia taveniny, ktorá je potrebná na dokonalé vyplnenie zložitých foriem Vplyvom nízkeho prehriatia taveniny sa zvyšuje zmätkovitosť odliatkov v priebehu ich výroby, čo výrazne prispieva k zvyšovaniu ceny komponentov zo zliatin γ-TiAl.The ISM melting process enables the preparation of γ-TiAl alloys with an oxygen content of less than 0.02 weight percent (hereinafter only weight percent). However, it is a very expensive technology, in particular the excessive purchase price of the melting furnace and its uneconomical operation, as a substantial part of the energy needed for melting is transferred to the waste heat to the cooling water. In addition, the cold walls of cold crucibles are thermally inefficient and prevent the required melt superheat temperature, which is required for perfect filling of complex molds, to be reached. Due to low melt superheat, the confusion of castings increases during their production, which significantly contributes to the cost of γ-Ti alloy components.

Počas tavenia a odlievania v téglikoch (AI2O3, Y2O3, Ζ1Ό2. CaO) dochádza k zvýšeniu obsahu kyslíka v zliatinách, ktorý má nepriaznivý vplyv na mechanické vlastnosti. Z hľadiska termodynamickej stability sa ako najvhodnejšia oxidická keramika javí Y2O3. Táto keramika je však drahá, zvyšuje celkové náklady na výrobu odliatkov a navyše nie je úplne rezistentná proti taveninám γ-TiAl. Grafitové tégliky, ktoré sú relatívne lacné, nie sú odporúčané na tavenie zliatin γ-TiAl z dôvodu vysokej kontaminácie zliatiny uhlíkom a tvorby veľkých primárnych karbidických častíc, ktoré spôsobujú výrazný pokles hodnôt mechanických vlastností. Na zvýšenie vysoko teplotnej pevnosti zliatin γ-TiAl sa však v súčasnosti používa legovanie uhlíkom v rozsahu od 0,06 do 0,2 hmotn. %, ktoré vedie k tvorbe jemných karbidických precipitátov. Uhlík sa do zliatin pridáva v priebehu ich metalurgickej prípravy. Tavenie týchto zliatin sa potom realizuje buď metódou ISM, alebo indukčným tavením v keramických téglikoch, po ktorom nasleduje spravidla odlievanie do keramických alebo trvalých foriemDuring melting and casting in crucibles (AI2O3, Y2O3, Ζ1Ό2. CaO) there is an increase in the oxygen content in the alloys, which has an adverse effect on the mechanical properties. From the point of view of thermodynamic stability, Y2O3 appears to be the most suitable oxide ceramic. However, this ceramic is expensive, increases the overall cost of manufacturing castings and, in addition, is not completely resistant to γ-TiAl melts. Graphite crucibles, which are relatively inexpensive, are not recommended for melting γ-TiAl alloys due to the high contamination of the alloy with carbon and the formation of large primary carbide particles, which cause a significant decrease in mechanical properties. However, to increase the high temperature strength of γ-TiAl alloys, carbon alloying in the range of 0.06 to 0.2 wt. %, which leads to the formation of fine carbide precipitates. Carbon is added to the alloys during their metallurgical preparation. The melting of these alloys is then carried out either by the ISM method or by induction melting in ceramic crucibles, followed, as a rule, by casting into ceramic or permanent molds.

Z literatúry je známy spôsob prípravy odliatkov zliatin TÍ-47A1 (at. %) s použitím vákuovej indukčnej pece tavením v grafitových téglikoch. Tavenie bolo uskutočnené v ochrannej atmosfére argónu. Vo výs ledných odliatkoch sa sledoval obsah kyslíka, uhlíka a karbidov v závislosti od rozdielneho času stabilizácie taveniny, ktorá sa realizovala v rozsahu od 30 s do 90 s. Predkladané riešenie umožňuje dosiahnuť požadovaný obsah uhlíka v odliatkoch na báze γ-TiAl kontrolovaným a reprodukovateľným spôsobom, čo je principiálne odlišné riešenie od stochastického postupu opísaného v dokumente „Cegan T., et al.: Effect of TÍ2AlCparticles on the microstructure and elevated temperature deformation properties of γ-TiAl alloys, MTAEC9, vol. 48 (6), p. 831 - 835, 2014, UDK 669.04:548.4“; pozri časť2., 3.1, tab. 1.A method for the preparation of Ti-47A1 (at.%) Alloy castings using a vacuum induction furnace by melting in graphite crucibles is known from the literature. Melting was performed in a protective argon atmosphere. The content of oxygen, carbon and carbides was monitored in the final castings depending on the different stabilization time of the melt, which was realized in the range from 30 s to 90 s. The present solution makes it possible to achieve the required carbon content in γ-TiAl-based castings in a controlled and reproducible manner, which is a fundamentally different solution from the stochastic process described in Cegan T., et al .: Effect of Ti2AlCparticles on the microstructure and elevated temperature deformation properties. of γ-TiAl alloys, MTAEC9, vol. 48 (6), p. 831 - 835, 2014, UDK 669.04: 548.4 "; see part2., 3.1, tab. 1.

Dokument „Szurman L, et al.; Preparation of Alloys Based on Intermetallic Compounds by VIM with Centrifugal Casting. METAL 2015: 24th International Conference on Metallurgy and Materials: Conference Proceedings: June 3rd-5th 2015, Brno, Czech Republic, EU, Tanger, 2015, p. 1700 - 1705, ISBN 978-8087294-62-8“ opisuje prípravu zliatin na báze intermetalických zlúčenín metódou vákuového indukčného tavenia (VIM) spojeného s odstredivým odlievaním Podľa tohto dokumentu intermetaliká na báze Ti-Al, Ti-Ni, Fe-Al, Ni-Al a ďalšie systémy vyžadujú špecifické podmienky počas tavenia vo vysokofrekvenčnej indukčnej vákuovej peci, najmä materiál téglika a usporiadanie vsádzky. Najčastejšou technológiou odlievania je gravitačné odlievanie. Ďalšou možnosťou, často používanou v praxi, je odstredivé odlievanie. Kombináciou VIM a odstredivého odlievania je možno ekonomicky pripravovať presné odliatky v relatívne kompaktnom systéme, rovnako s použitím ochranného plynu alebo vákua. Dokument je zameraný na štúdium spôsobu tavenia a odstredivého odlievania zliatin Ti-Ni-X aTi-Al-X s použitím grafitový ch téglikov.Document "Szurman L, et al .; Preparation of Alloys Based on Intermetallic Compounds by VIM with Centrifugal Casting. METAL 2015: 24 th International Conference on Metallurgy and Materials: Conference Proceedings: June 3 rd -5 th 2015, Brno, Czech Republic, EU, Tanger, 2015, p. 1700 - 1705, ISBN 978-8087294-62-8 "describes the preparation of alloys based on intermetallic compounds by the method of vacuum induction melting (VIM) associated with centrifugal casting According to this document intermetallics based on Ti-Al, Ti-Ni, Fe-Al, Ni -Al and other systems require specific conditions during melting in a high frequency induction vacuum furnace, in particular the crucible material and the batch arrangement. The most common casting technology is gravity casting. Another option, often used in practice, is centrifugal casting. By combining VIM and centrifugal casting, precise castings can be economically prepared in a relatively compact system, as well as using shielding gas or vacuum. The document is focused on the study of the method of melting and centrifugal casting of Ti-Ni-X and Ti-Al-X alloys using graphite crucibles.

Ďalší dokument „Cegan T., et al.; Preparation of TiAl-based Alloys by Induction Melting in Gráp hite Crucibles, Kovové Materiály 53 (2), 2015, p. 69 - 78, DOI; 10.4149/km_2015_2_69“ sa týka prípravy zliatin na báze TiAl indukčným tavením v grafitových téglikoch a odlievaním do grafitových foriem V abstrakte sa uvádza, že tavenie v grafitových téglikoch vedie k zvýšeniu obsahu uhlíka z hodnoty 0,046 hmotn. % na 0,102 hmotn. % a obsah kyslíka sa pohybuje medzi 0,033 až 0,078 hmotn. %. Vzávere citovaného dokumentu sa uvádza, že indukčné tavenie v grafitových téglikoch a odstredivé odlievanie do grafitových foriem je možné považovať za vhodnú metódu prípravy zliatin na báze TiAl. Z tohto a z predchádzajúceho dokuAnother document “Cegan T., et al .; Preparation of TiAl-based Alloys by Induction Melting in Grap hite Crucibles, Metal Materials 53 (2), 2015, p. 69 - 78, DOI; 10.4149 / km_2015_2_69 "relates to the preparation of TiAl-based alloys by induction melting in graphite crucibles and casting into graphite molds. In the abstract it is stated that melting in graphite crucibles leads to an increase in the carbon content from 0.046 wt. % to 0.102 wt. % and the oxygen content is between 0.033 and 0.078 wt. %. In conclusion, the cited document states that induction melting in graphite crucibles and centrifugal casting into graphite molds can be considered as a suitable method for the preparation of TiAl-based alloys. From this and the previous dock

S K 288792 B6 mentu je zrejmé, že autori nezvládli proces kontroly obsahu uhlíka v priebehu vákuového indukčného tavenia v grafitových téglikoch a odlievania zliatin γ- TiAl do grafitových foriem Nízky obsah uhlíka v ingotoch publikovaných v týchto prácach je len výsledkom náhodného a nereprodukovateľného procesu.It is clear from K 288792 B6 that the authors failed to control the carbon content during vacuum induction melting in graphite crucibles and casting of γ-TiAl alloys into graphite molds. The low carbon content of ingots published in these works is only the result of a random and non-reproducible process.

Dokument „Jovanovic M. T., et al.: Precision cast Ti-based alloys - microstmcture and mechanical properties. Metallurgical & Materials Engineering, Vol 15 (1) 2009 p. 53 - 69“ opisuje prípravu klasickej titánovej zliatiny so zložením TÍ-6A1-4V a tiež zliatiny na báze γ-TiAl metódou indukčného tavenia v grafitovom tégliku a odstredivého odlievania do keramickej formy. V priebehu tavenia sa na tavenie síce využíva grafitový téglik, ale jeho presné chemické zloženie a vlastnosti (typ použitého grafitu, hustota, otvorená pórovitosť, stredná veľkosť zrna) nie sú vôbec charakterizované. Navyše povrch grafitového téglika je upravený plazmovým nástrekom na báze Y2O3. V uvedenom dokumente nie sú uvedené výsledné obsahy uhlíka a ani nie je jasné, či použitá ochranná vrstva Y2O3 zabránila kontaminácii zliatin uhlíkom Z dokumentu je zrejmé, že autori nevyužívali reakciu medzi grafitovým téglikom a taveninou na kontrolované zvýšenie obsahu uhlíka v skúmaných zliatinách, ale snažili sa zabrániť tomuto typu reakcie pomocou ochranného plazmového nástreku Y2O3 naneseného na steny grafitových téglikov a použitím keramických foriem na odstredivé odlievanie.Document „Jovanovic M. T., et al .: Precision cast Ti-based alloys - microstmcture and mechanical properties. Metallurgical & Materials Engineering, Vol 15 (1) 2009 p. 53-69 “describes the preparation of a classical titanium alloy with the composition Ti-6A1-4V and also an alloy based on γ-TiAl by the method of induction melting in a graphite crucible and centrifugal casting into a ceramic mold. Although a graphite crucible is used for melting during melting, its exact chemical composition and properties (type of graphite used, density, open porosity, mean grain size) are not characterized at all. In addition, the surface of the graphite crucible is treated with a plasma spray based on Y2O3. The document does not state the resulting carbon contents, nor is it clear whether the Y2O3 protective layer used prevented carbon contamination of alloys. It is clear from the document that the authors did not use the reaction between the graphite crucible and melt to control the carbon content in the investigated alloys. prevent this type of reaction by using a protective plasma spray of Y2O3 applied to the walls of the graphite crucibles and by using ceramic molds for centrifugal casting.

Európsky patent č. 1939566 Al rieši problém súvisiaci s použitím grafitových téglikov pri tavení vysokoreaktívnych zliatin, ako sú TiAl. V jednej časti sa uvádza, že použitím keramických téglikov dochádza ku kontaminácii zliatiny TiAl kyslíkom a rovnako v prípade použitia grafitových téglikov dochádza ku kontaminácii zliatiny TiAl uhlíkom Zníženie kontaminácie uhlíkom je možné dosiahnuť použitím ochrannej vrstvy v grafitovom tégliku. Vjednej časti je uvedené, že vo všeobecnosti sa teplota tavenia zliatin nabáze TiAl pohybuje v rozsahu od 1 370 °C do 1 700 °C. Tento dokument rieši problém vytvárania ochranných vrstiev na povrchu grafitových téglikoch použitých na tavenie reaktívnych zliatin vrátane zliatin nabáze TiAl. Cieľom tohto dokumentu je zabrániť kontaktu medzi taveninou a grafitom alebo aspoň minimalizovať interakciu taveniny s grafitom, aby sa vylúčila alebo minimalizovala kontaminácia zliatin uhlíkom Predkladané riešenie v tomto patente je principiálne odlišné. Podstatou predloženého riešenia je zabezpečiť kontakt taveniny s povrchom grafitového téglika, kontrolovať obohatenie taveniny uhlíkom na požadovanú úroveň riadením parametrov tavenia a odlievania a pripraviť odliatky s požadovaný m obsahom uhlíka, ktorý zabezpečí zlepšenie ich vy sokoteplotných mechanických vlastností.European patent no. 1939566 Al solves a problem related to the use of graphite crucibles in the melting of highly reactive alloys such as TiAl. In one part it is stated that the use of ceramic crucibles contaminates the TiAl alloy with oxygen and also the use of graphite crucibles contaminates the TiAl alloy with carbon. A reduction in carbon contamination can be achieved by using a protective layer in the graphite crucible. In one part, it is stated that, in general, the melting point of TiAl-based alloys ranges from 1370 ° C to 1700 ° C. This document solves the problem of forming protective layers on the surface of graphite crucibles used for melting reactive alloys, including TiAl-based alloys. The purpose of this document is to prevent contact between the melt and graphite or at least to minimize the interaction of the melt with graphite in order to eliminate or minimize the contamination of alloys with carbon. The present solution in this patent is fundamentally different. The essence of the presented solution is to ensure the contact of the melt with the surface of the graphite crucible, to control the enrichment of the melt with carbon to the required level by controlling melting and casting parameters and to prepare castings with required carbon content, which will improve their high temperature mechanical properties.

Predkladané riešenie kontrolovaného legovania uhlíkom vysoko reaktívnych zliatin na báze γ-TiAl v priebehu ich indukčného tavenia a odstredivého odlievania je originálne a nie je možné sa k nemu dopracovať na základe predtým citovaných dokumentov a ani žiadnou kombináciou informácií uvedených v týchto dokumentoch. Prvé dokumenty opisujú stochastické procesy kontaminácie odliatkov na báze TiAl uhlíkom v priebehu ich indukčného tavenia a odlievania bez uvedenia termodynamických súvislostí tohto procesu a bez vzájomnej previazanosti so všetkými kľúčovými metalurgickými parametrami. Posledný dokument má navyše úplne iné zameranie, pretože jeho účelom je zabrániť kontaminácii reaktívnych zliatin uhlíkom alebo aspoň ju minimalizovať vytvorením ochranných vrstiev na povrchu grafitových téglikov. Postupy uvedené v poslednom dokumente v podstate zabraňujú legovať zliatiny γ-TiAl uhlíkom v priebehu ich indukčného tavenia a odlievania.The present solution for the controlled alloying of carbon-highly reactive alloys based on γ-TiAl during their induction melting and centrifugal casting is original and cannot be worked out on the basis of the previously cited documents or by any combination of information given in these documents. The first documents describe stochastic processes of carbon contamination of TiAl-based castings during their induction melting and casting without stating the thermodynamic context of this process and without interrelationship with all key metallurgical parameters. In addition, the latter document has a completely different focus, since its purpose is to prevent contamination of reactive alloys with carbon or at least to minimize it by forming protective layers on the surface of graphite crucibles. The procedures described in the last document essentially prevent the alloying of γ-TiAl alloys with carbon during their induction melting and casting.

Čínska patentová prihláška „CN 1676658 A (HARBIN POLYTECHNÍK UNIV, HARBIN INŠTITÚTE OF TECHNOLOGY) 2005-10-05“ rieši povrchové spracovanie zliatiny na báze Ti-Al, pri ktorom sa zliatina tepelne spracováva pri teplotách medzi 800 až 1 500 °C a tlaku od 1 do 300 MPa v grafitovej nádobe alebo v nádobe obsahujúcej grafitový materiál. Čas tavenia zliatiny je 1 min. až 20 hod. Cieľom uvedeného spôsobuje zlepšenie povrchových vlastností zliatiny.Chinese patent application "CN 1676658 A (HARBIN POLYTECHNÍK UNIV, HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY) 2005-10-05" addresses the surface treatment of an alloy based on Ti-Al, in which the alloy is heat treated at temperatures between 800 and 1500 ° C and pressure from 1 to 300 MPa in a graphite vessel or in a vessel containing graphite material. The melting time of the alloy is 1 min. up to 20 hours The aim of this is to improve the surface properties of the alloy.

V ďalšej čínskej patentovej prihláške „CN 104264012 A (NORTHWEST INŠTITÚTE FOR NONFERROUS METAL RESEARCH) 2015-01-07“ je opísaný spôsob prípravy zliatiny s obsahom Al, Nb, Mo a Ti, kde pripravený ingot zliatiny sa spracuje v tégliku, ktorý môže byť vyrobený z grafitu, vo vákuovej indukčnej peci, v inertnej atmosfére argónu.Another Chinese patent application "CN 104264012 A (NORTHWEST INSTITUTE FOR NONFERROUS METAL RESEARCH) 2015-01-07" describes a process for preparing an alloy containing Al, Nb, Mo and Ti, where the prepared alloy ingot is processed in a crucible which can be made of graphite, in a vacuum induction furnace, in an inert atmosphere of argon.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Podstatou predkladaného vynálezu je spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v rozsahu od 0,09 hmotn. % do 0,29 hmotn. %, ktorý spočíva v tom, že intermetalická zliatina γ-TiAl chemického zloženia Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %), s obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % a objemom 100 cm3 sa tavila v tégliku z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a strednou zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm, pričom tavenie zliatin γ-TiAl sa uskutočňuje vo vákuovej indukčnej peci pomocou strednofrekvenčného indukčného ohrevu so strednofrekvenčným induktorom s výkonom 20 až 30 kW a frekvenciou v rozsahu od 20 do 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu minimálnej čistoty 99,995 %, pričom podtlak vo vákuovej komore indukčnej pece čiastočne naplnenej argónomje v rozsahu 1 až 10 kPa.The essence of the present invention is a method of controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon in the range from 0.09 wt. % to 0.29 wt. %, which consists in the fact that the intermetallic alloy γ-TiAl of the chemical composition Ti-28,6Al-9,1bb-2,3Mo (wt.%), with an oxygen content of 0,04 wt. % and a volume of 100 cm 3 was melted in a crucible of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a mean grain size of graphite grains of less than 40 μm, the melting of γ-TiAl alloys being carried out in vacuum induction Furnaces by means of medium-frequency induction heating with a medium-frequency inductor with a power of 20 to 30 kW and a frequency in the range from 20 to 30 kHz in a protective atmosphere of argon of minimum purity 99.995%, the vacuum in the vacuum chamber of the induction furnace partially filled with argon in the range of 1 to 10 kPa.

S K 288792 B6S K 288792 B6

Podstata vynálezu spočíva ďalej v tom, že ohrev zliatiny γ-TiAl na teplotu tavenia sa zabezpečuje postupnýmzvyšovaním výkonu induktora pri dodržaní rýchlosti ohrevu od 90 do 100 °C/min.The essence of the invention further lies in the fact that the heating of the γ-TiAl alloy to the melting temperature is ensured by a gradual increase of the inductor power while maintaining the heating rate from 90 to 100 ° C / min.

Pojem „teplota tavenia“ znamená teplotný interval medzi teplotou solidu (teplota, pri ktorej začína tavenie zliatiny) a teplotou liquidu (teplota, pri ktorej je zliatina úplne roztavená).The term "melting point" means the temperature interval between the temperature of the solid (the temperature at which the alloy begins to melt) and the temperature of the liquid (the temperature at which the alloy is completely melted).

Celkový čas od začiatku tavenia (prvý náznak taveniny) až po dosiahnutie zvolenej teploty prehriatia taveniny je maximálne 60 s, čo zodpovedá rýchlosti ohrevu zliatiny rozsahu od 150 do 200 °C/min. v závislosti od zvolenej teploty prehriatia taveniny.The total time from the start of melting (the first hint of melt) until the selected temperature of superheating of the melt is reached is a maximum of 60 s, which corresponds to the heating rate of the alloy in the range from 150 to 200 ° C / min. depending on the selected melt superheat temperature.

Podľa ďalšieho aspektu vy nálezu teplota prehriatia taveniny je v rozsahu od 1 650 do 1 700 °C.According to another aspect of the invention, the superheat temperature of the melt is in the range of 1,650 to 1,700 ° C.

Podľa ešte ďalšieho aspektu vynálezu čas stabilizácie taveniny na teplote prehriatia je v rozsahu od 20 do 90 s v závislosti od teploty taveniny a požadovaného obsahu uhlíka vo finálnom odliatku.According to yet another aspect of the invention, the stabilization time of the melt at the superheat temperature is in the range of 20 to 90 s depending on the melt temperature and the desired carbon content in the final casting.

Z teoretického hľadiska je predkladaný vynález založený na termochemickej reakcii, ktorá prebieha medzi taveninou γ-TiAl a grafitovým téglikom v priebehu indukčného tavenia. Z praktického hľadiska je predkladaný vynález založený na vypracovaní technologického postupu indukčného tavenia zliatin γ-TiAl a definovaní parametrov tohto postupu, ktoré ovplyvňujú termochemickú reakciu medzi taveninou a grafitovým téglikomFrom a theoretical point of view, the present invention is based on the thermochemical reaction that takes place between the γ-TiAl melt and the graphite crucible during induction melting. From a practical point of view, the present invention is based on the elaboration of a technological process of induction melting of γ-TiAl alloys and the definition of the parameters of this process, which influence the thermochemical reaction between the melt and the graphite crucible.

Technologické parametre, ktoré ovplyvňujú zásadným spôsobom obsah uhlíka v zliatine Ti-28,6A1-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) v priebehu indukčného tavenia sú nasledujúce: (i) typ použitého grafitového téglika. (u) typ indukčného ohrevu, (in) rýchlosť ohrevu zliatiny na teplotu prehriatia, (iv) teplota prehriatia taveniny a (v) čas stabilizácie taveniny na teplote prehriatia. Navrhovaný technologický postup špecifikuje tieto technologické parametre takto:The technological parameters that fundamentally affect the carbon content in the Ti-28,6A1-9,1Nb-2,3Mo alloy (wt.%) During induction melting are as follows: (i) the type of graphite crucible used. (u) type of induction heating, (in) heating rate of the alloy to superheat temperature, (iv) melt superheat temperature, and (v) melt stabilization time at superheat temperature. The proposed technological procedure specifies these technological parameters as follows:

(i) Téglik na indukčné tavenie musí byť vyrobený z izostaticky lisovaného grafitu s minimálnou hustotou 1,8 g/cm3, nízkou otvorenou pórovitosťou (< 2 %) a strednou zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm (ii) Na tavenie je potrebné použiť vákuovú indukčnú pec vybavenú strednofrekvenčným induktorom s výkonom 20 až 30 kW (pre objem vsádzky 100 cm3) a frekvenciou okolo 20 - 30 kHz. Počiatočný obsah kyslíka v zliatine γ-TiAl nesmie byť vyšší ako 0,05 hmotn. %.(i) The induction melting crucible shall be made of isostatically pressed graphite with a minimum density of 1,8 g / cm 3 , a low open porosity (<2%) and a mean graphite grain size of less than 40 μm. (ii) For melting, use a vacuum induction furnace equipped with a medium frequency inductor with a power of 20 to 30 kW (for a charge volume of 100 cm 3 ) and a frequency of about 20 - 30 kHz. The initial oxygen content of the γ-TiAl alloy must not exceed 0,05 wt. %.

(iii) Zliatina musí byť ohrievaná rýchlosťou 90 - 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Tavenie prebieha v ochrannej atmosfére argónu minimálnej čistoty 99,995 %.(iii) The alloy must be heated at a rate of 90 - 100 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. Melting takes place in a protective atmosphere of argon with a minimum purity of 99.995%.

(iv) Hodnota tlaku vákua vo vákuovej komore nesmie byť nižšia ako 1 kPa, aby sa zabránilo odparovaniu hliníka v priebehu tavenia. Optimálne hodnoty vákua sú v rozsahu od 1 kPa do 10 kPa.(iv) The value of the vacuum pressure in the vacuum chamber must not be less than 1 kPa to prevent the evaporation of aluminum during melting. Optimal vacuum values range from 1 kPa to 10 kPa.

(v) Celkový čas od začiatku tavenia (prvý náznak taveniny) až po dosiahnutie zvolenej teploty prehriatia taveniny je maximálne 60 s, čo zodpovedá rýchlosti ohrevu v rozsahu od 150 do 200 °C/min. v závislosti od zvolenej teploty prehriatia taveniny.(v) The total time from the start of melting (first hint of melt) to reaching the selected melt superheating temperature is a maximum of 60 s, which corresponds to a heating rate in the range of 150 to 200 ° C / min. depending on the selected melt superheat temperature.

(vi) Teplota prehriatia taveniny musí byť v rozsahu od 1 650 do 1 700 °C.(vi) The superheat temperature of the melt must be in the range of 1,650 to 1,700 ° C.

(vii) Čas stabilizácie taveniny na teplote prehriatia je v rozsahu od 20 do 90 s v závislosti od teploty taveniny a požadovaného obsahu uhlíka vo finálnom odliatku.(vii) The melt stabilization time at superheat temperature ranges from 20 to 90 s depending on the melt temperature and the desired carbon content of the final casting.

(vin) Po stabilizácu na teplote prehriatia musí nasledovať odstredivé odliatie taveniny do dutiny studenej grafitovej formy s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm pri odstredivých otáčkach 250 ot./min.(vin) Stabilization at superheat temperature must be followed by centrifugal casting of the melt into a cavity of a cold graphite mold with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm at a centrifugal speed of 250 rpm.

Príklady uskutočnenia vynálezuExamples of embodiments of the invention

Príklad 1Example 1

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potomnasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zlievarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,09 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 20 kW and a frequency of 20 kHz in a protective argon atmosphere of 99.995% purity and 1 kPa pressure. The batch was first heated at a rate of 90 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 150 ° C / min. and after reaching a temperature of 1,650 ° C, the melt was stabilized for 20 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting was obtained without foundry defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.09 ± 0.02) wt. %.

Príklad 2Example 2

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom indukA casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated induction power

S K 288792 B6 tora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,10 ± 0,02) hmotn. %.With K 288792 B6 torus up to 30 kW and a frequency of 30 kHz in a protective atmosphere of argon of 99.995% purity and a pressure of 10 kPa. The batch was first heated at a rate of 100 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 200 ° C / min. and after reaching a temperature of 1,650 ° C, the melt was stabilized for 20 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.10 ± 0.02) wt. %.

Príklad 3Example 3

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,19 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 20 kW and a frequency of 20 kHz in a protective argon atmosphere of 99.995% purity and 1 kPa pressure. The batch was first heated at a rate of 90 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 150 ° C / min. and after reaching a temperature of 1,650 ° C, the melt was stabilized for 50 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.19 ± 0.02) wt. %.

Príklad 4Example 4

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm. Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,18 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of the graphite grains of less than 40 μm. The melting was carried out in a Supercast - titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with a regulated inductor power of up to 30 kW and a frequency of 30 kHz in a protective atmosphere of argon of 99.995% purity and a pressure of 10 kPa. The batch was first heated at a rate of 100 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 200 ° C / min. and after reaching a temperature of 1,650 ° C, the melt was stabilized for 50 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.18 ± 0.02) wt. %.

Príklad 5Example 5

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm. Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,23 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of the graphite grains of less than 40 μm. The melting was carried out in a Supercast - titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with a regulated inductor power of up to 20 kW and a frequency of 20 kHz in a protective atmosphere of argon of 99.995% purity and a pressure of 1 kPa. The batch was first heated at a rate of 90 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 150 ° C / min. and after reaching a temperature of 1,650 ° C, the melt was stabilized for 90 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.23 ± 0.02) wt. %.

Príklad 6Example 6

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 650 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potomnasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,22 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 30 kW and a frequency of 30 kHz in a protective atmosphere of 99.995% argon and a pressure of 10 kPa. The batch was first heated at a rate of 100 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 200 ° C / min. and after reaching a temperature of 1,650 ° C, the melt was stabilized for 90 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.22 ± 0.02) wt. %.

S K 288792 B6S K 288792 B6

Príklad 7Example 7

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,12 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 20 kW and a frequency of 20 kHz in a protective argon atmosphere of 99.995% purity and 1 kPa pressure. The batch was first heated at a rate of 90 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 150 ° C / min. and after reaching a temperature of 1700 ° C, the melt was stabilized for 20 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.12 ± 0.02) wt. %.

Príklad 8Example 8

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 20 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zlievarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,11 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 30 kW and a frequency of 30 kHz in a protective atmosphere of 99.995% argon and a pressure of 10 kPa. The batch was first heated at a rate of 100 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 200 ° C / min. and after reaching a temperature of 1700 ° C, the melt was stabilized for 20 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting was obtained without foundry defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.11 ± 0.02) wt. %.

Príklad 9Example 9

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zlievarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,22 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 20 kW and a frequency of 20 kHz in a protective argon atmosphere of 99.995% purity and 1 kPa pressure. The batch was first heated at a rate of 90 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 150 ° C / min. and after reaching a temperature of 1700 ° C, the melt was stabilized for 50 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting was obtained without foundry defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.22 ± 0.02) wt. %.

Príklad 10Example 10

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 50 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénnym chemickým zložením, obsahom kyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,22 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 30 kW and a frequency of 30 kHz in a protective atmosphere of 99.995% argon and a pressure of 10 kPa. The batch was first heated at a rate of 100 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 200 ° C / min. and after reaching a temperature of 1700 ° C, the melt was stabilized for 50 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.22 ± 0.02) wt. %.

Príklad 11Example 11

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. %v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 20 kW a frekvenciou 20 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 1 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 90 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 20 kW and a frequency of 20 kHz in a protective argon atmosphere of 99.995% purity and 1 kPa pressure. The batch was first heated at a rate of 90 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor.

S K 288792 B6S K 288792 B6

Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 150 °C/nrin. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,29 ± 0,02) hmotn. %.After reaching the melting point, the heating rate was increased to 150 ° C / nrin. and after reaching a temperature of 1700 ° C, the melt was stabilized for 90 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.29 ± 0.02) wt. %.

Príklad 12Example 12

Bol pripravený odliatok v tvare tyče kruhovitého prierezu s priemerom 20 mm a dĺžkou 220 mm indukčným tavením vsádzky s chemickým zložením Ti-28,6Al-9,lNb-2,3Mo (hmotn. %) a obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % v komerčne dostupnom grafitovom tégliku vyrobenom z izostaticky lisovaného grafitu s hustotou 1,8 g/cm3, otvorenou pórovitosťou < 2 % a zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm Tavenie sa realizovalo vo vákuovej indukčnej peci Supercast - titan (Linn High Therm) s regulovaným výkonom induktora do 30 kW a frekvenciou 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu čistoty 99,995 % a tlaku 10 kPa. Vsádzka bola najprv ohrievaná rýchlosťou 100 °C/min. na teplotu tavenia postupným zvyšovaním výkonu induktora. Po dosiahnutí teploty tavenia bola rýchlosť ohrevu zvýšená na 200 °C/min. a po dosiahnutí teploty 1 700 °C bola tavenina stabilizovaná počas 90 s na tejto teplote. Potom nasledovalo odstredivé odlievanie do studenej grafitovej formy pri 250 ot./min. Týmto spôsobom bol získaný odliatok bez zhevarenských chýb, s homogénny m chemický m zložením, obsahomkyslíka 0,06 hmotn. % a obsahomuhlíka (0,28 ± 0,02) hmotn. %.A casting in the form of a rod of circular cross-section with a diameter of 20 mm and a length of 220 mm was prepared by induction melting of a batch with a chemical composition of Ti-28.6Al-9.1Nb-2.3Mo (wt.%) And an oxygen content of 0.04 wt. % in a commercially available graphite crucible made of isostatically pressed graphite with a density of 1.8 g / cm 3 , an open porosity <2% and a grain size of graphite grains of less than 40 μm. Melting was carried out in a Supercast-titanium vacuum induction furnace (Linn High Therm) with regulated inductor power up to 30 kW and a frequency of 30 kHz in a protective atmosphere of 99.995% argon and a pressure of 10 kPa. The batch was first heated at a rate of 100 ° C / min. to the melting temperature by gradually increasing the power of the inductor. After reaching the melting point, the heating rate was increased to 200 ° C / min. and after reaching a temperature of 1700 ° C, the melt was stabilized for 90 s at this temperature. This was followed by centrifugal casting into a cold graphite mold at 250 rpm. In this way, a casting without sham defects, with a homogeneous chemical composition, with an oxygen content of 0.06 wt. % and carbon content (0.28 ± 0.02) wt. %.

Ako ukazujú príklady uskutočnenia vynálezu (príklady 1 až 12), experimentálne namerané obsahy uhlíka v odliatych valcových vzorkách sa menili v rozsahu od 0,09 do 0,29 hmotn. % v závislosti od teploty taveniny a času stabilizácie taveniny od teploty prehriatia. Na základe experimentálnych meraní sa určila závislosť medzi obsahomuhlíka v odhatkoch ac (y hmotn. %), absolútnou teplotou prehriatia taveniny T (v kelvinoch) a časom stabilizácie taveniny na teplote prehriatia t (v sekundáchjv tvare í 132941 ň ac = 65.815ŕu’6 exp - (1) .As the examples of the invention (Examples 1 to 12) show, the experimentally measured carbon contents in the cast cylindrical samples varied in the range from 0.09 to 0.29 wt. % depending on melt temperature and melt stabilization time from superheat temperature. Based on experimental measurements, the dependence between the carbon content in the wastes and c (y wt.%), The absolute superheat temperature of the melt T (in kelvins) and the stabilization time of the melt on the superheat temperature t (in seconds j in the form í 132941 ň and c = 65.815ŕ u was determined). ' 6 exp - (1).

V 8 3147'/V 8 3147 '/

Namerané obsahy uhlíka spĺňajú kinetickú rovnicu popisujúcu závislosť obsahu uhlíka od teploty prehriatia a času výdrže taveniny od teploty prehriatia taveniny, čo umožňuje reprodukovateľnýmspôsobomlegovať odliatky zo zliatin γ-TiAl uhlíkom, ktorý sa realizuje v priebehu indukčného tavenia v grafitových téglikoch na základe navrhnutého a experimentálne overeného technologického postupu.The measured carbon contents satisfy the kinetic equation describing the dependence of carbon content on superheat temperature and melt residence time from melt superheat temperature, which allows reproducible alloying of γ-TiAl alloys with carbon, which is realized during induction melting in graphite crucibles based on experimentally designed and experimentally verified procedure.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability

Ide o nový technologický spôsob legovania zliatin γ-TiAl v priebehu ich indukčného tavenia v grafitových téglikoch. Využitie grafitových téglikov na tavenie výrazne zníži výrobné náklady a zabezpečí kontrolované a reprodukovateľné legovanie zliatin γ-TiAl uhlíkom v rozsahu od 0,09 do 0,29 hmotn. %. Tento obsah uhlíka zabezpečí spevnenie tuhého roztoku a precipitačné spevnenie zliatin γ-TiAl, čím sa zlepšia ich vysokoteplotné mechanické vlastnosti. Navrhnutý technologický postup indukčného tavenia kombinovaného s odstredivým odlievaním je možné použiť aj na výrobu presných odliatkov, napr. obežných kohes turbodúchadiel spaľovacích motorov, turbínových lopatiek alebo výfukových ventilov pre spaľovacie motory.It is a new technological method of alloying γ-TiAl alloys during their induction melting in graphite crucibles. The use of graphite crucibles for melting will significantly reduce production costs and ensure controlled and reproducible alloying of γ-TiAl alloys with carbon in the range from 0.09 to 0.29 wt. %. This carbon content will provide solid solution strengthening and precipitation strengthening of γ-TiAl alloys, thereby improving their high temperature mechanical properties. The proposed technological process of induction melting combined with centrifugal casting can also be used for the production of precision castings, e.g. circulating cohesives of internal combustion engine turbochargers, turbine blades or exhaust valves for internal combustion engines.

Claims (5)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom v rozsahu od 0,09 do 0,29 hmotn. %, vyznačujúci sa tým, že intermetalické zliatiny γ-TiAl s obsahom kyslíka 0,04 hmotn. % a objemom 100 cm3 sa tavia v tégliku z izostaticky lisovaného grafitu s minimálnou hustotou 1,8 g/cm3, nízkou otvorenou pórovitosťou < 2 % a strednou zrnitosťou grafitových zŕn menšou ako 40 pm, pričom tavenie zliatin γ-TiAl sa uskutočňuje vo vákuovej indukčnej peci pomocou strednofrekvenčného indukčného ohrevu so stredno frekvenčným induktorom s výkonom 20 až 30 kW a frekvenciou rozsahu od 20 do 30 kHz v ochrannej atmosfére argónu minimálnej čistoty 99,995 %, pričom podtlak vo vákuovej komore indukčnej pece čiastočne naplnenej argónom je v rozsahu od 1 do 10 kPa.A process for the controlled alloying of intermetallic alloys with γ-TiAl with a carbon in the range from 0.09 to 0.29 wt. %, characterized in that the γ-TiAl intermetallic alloys with an oxygen content of 0.04 wt. % and a volume of 100 cm 3 are melted in a crucible of isostatically pressed graphite with a minimum density of 1.8 g / cm 3 , a low open porosity <2% and a medium grain size of graphite grains of less than 40 μm, the melting of γ-TiAl alloys being carried out in vacuum induction furnace by means of a medium-frequency induction heating with a medium-frequency inductor with a power of 20 to 30 kW and a frequency in the range from 20 to 30 kHz in a protective atmosphere of argon of minimum purity 99.995%, the vacuum in the vacuum chamber of the induction furnace partially filled with argon. 10 kPa. 2. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že ohrev zliatin γ-TiAl na teplotu tavenia sa zabezpečuje postupným zvyšovaním výkonu induktora pri dodržaní rýchlosti ohrevu od 90 do 100 °C/min.Process for the controlled alloying of intermetallic γ-TiAl alloys with carbon according to claim 1, characterized in that the heating of the γ-TiAl alloys to the melting temperature is provided by gradually increasing the inductor power while maintaining a heating rate of 90 to 100 ° C / min. 3. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že po dosiahnutí teploty tavenia je celkový čas od začiatku vytvárania taveniny až po dosiahnutie zvolenej teploty prehriatia taveniny maximálne 60 s, čo zodpovedá rýchlosti ohrevu zliatiny v rozsahu od 150 do 200 °C7min. v závislosti od zvolenej teploty prehriatia taveniny.The method of controlled alloying of γ-TiAl intermetallic alloys with carbon according to claims 1 or 2, characterized in that after reaching the melting temperature the total time from the onset of melt formation to the selected melt superheating temperature is at most 60 s, which corresponds to the heating rate of the alloy in range from 150 to 200 ° C7min. depending on the selected melt superheat temperature. 4. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že teplota prehriatia taveniny je v rozsahu od 1 650 do 1 700 °C.Process for the controlled alloying of γ-TiAl intermetallic alloys with carbon according to Claims 1 to 3, characterized in that the superheating temperature of the melt is in the range from 1,650 to 1,700 ° C. 5. Spôsob kontrolovaného legovania intermetalických zliatin γ-TiAl uhlíkom podľa nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že po dosiahnutí zvolenej teploty prehriatia sa tavenina stabilizuje na teplote prehriatia na čas v rozsahu od 20 do 90 s, v závislosti od teploty taveniny a požadovaného obsahu uhlíka vo finálnom odliatku.Process for the controlled alloying of γ-TiAl intermetallic alloys with carbon according to Claims 1 to 4, characterized in that after reaching the selected superheating temperature, the melt is stabilized at superheating temperature for a time in the range from 20 to 90 s, depending on the melt temperature and the desired carbon content of the final casting.
SK50031-2018A 2018-07-12 2018-07-12 Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles SK288792B6 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50031-2018A SK288792B6 (en) 2018-07-12 2018-07-12 Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles
CZ202149A CZ309263B6 (en) 2018-07-12 2019-07-03 Method of controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles
PCT/SK2019/000002 WO2020013767A1 (en) 2018-07-12 2019-07-03 METHOD OF CONTROLLED ALLOYING OF INTERMETALLIC γ-ΤiΑl ALLOYS WITH CARBON DURING VACUUM INDUCTION MELTING IN GRAPHITE CRUCIBLES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK50031-2018A SK288792B6 (en) 2018-07-12 2018-07-12 Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK500312018A3 SK500312018A3 (en) 2020-02-04
SK288792B6 true SK288792B6 (en) 2020-11-03

Family

ID=67777381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK50031-2018A SK288792B6 (en) 2018-07-12 2018-07-12 Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles

Country Status (3)

Country Link
CZ (1) CZ309263B6 (en)
SK (1) SK288792B6 (en)
WO (1) WO2020013767A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113278810A (en) * 2021-04-15 2021-08-20 山西太钢不锈钢股份有限公司 Smelting control method for vacuum induction furnace in melting period

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3840769A1 (en) * 1988-12-03 1990-06-07 Shera Chemie Technik Gmbh CAST BED DIMENSIONS OR CAST FINE BEDS
US5299619A (en) * 1992-12-30 1994-04-05 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Method and apparatus for making intermetallic castings
JP2009538991A (en) * 2006-05-30 2009-11-12 ホーメット コーポレーション Dissolution method using graphite dissolution vessel
US20110094705A1 (en) * 2007-11-27 2011-04-28 General Electric Company Methods for centrifugally casting highly reactive titanium metals
AT509768B1 (en) * 2010-05-12 2012-04-15 Boehler Schmiedetechnik Gmbh & Co Kg METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT AND COMPONENTS FROM A TITANIUM ALUMINUM BASE ALLOY
RU2607857C1 (en) * 2015-07-23 2017-01-20 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of producing electrodes from nickel aluminide-based alloys

Also Published As

Publication number Publication date
CZ309263B6 (en) 2022-06-29
WO2020013767A1 (en) 2020-01-16
CZ202149A3 (en) 2021-03-03
SK500312018A3 (en) 2020-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lapin et al. Processing, microstructure and mechanical properties of in-situ Ti3Al+ TiAl matrix composite reinforced with Ti2AlC particles prepared by centrifugal casting
Lapin et al. Effect of Y2O3 crucible on contamination of directionally solidified intermetallic Ti–46Al–8Nb alloy
Lapin et al. Microstructure and mechanical properties of cast in-situ TiAl matrix composites reinforced with (Ti, Nb) 2AlC particles
RU2490350C2 (en) METHOD FOR OBTAINING BASIC β-γ-TiAl-ALLOY
US20070280328A1 (en) Melting method using graphite melting vessel
KR101177963B1 (en) Crucibles for melting titanium alloys
Lapin et al. Vacuum induction melting and casting of TiAl-based matrix in-situ composites reinforced by carbide particles using graphite crucibles and moulds
CN102418025B (en) Preparation method for Nb-Si-based complex alloy
JP2017537224A (en) Process for producing chromium and niobium-containing nickel-base alloys with low nitrogen and substantially no nitride, and the resulting chromium and nickel-base alloys
CN103526038B (en) A kind of high-strength high-plasticity TWIP steel esr production method
Čegan et al. Preparation of TiAl-based alloys by induction melting in graphite crucibles
RU2607857C1 (en) Method of producing electrodes from nickel aluminide-based alloys
Kartavykh et al. TiAl–Nb melt interaction with AlN refractory crucibles
Li et al. The denitrification behavior during electron beam smelting of FGH4096 alloy
CN104388714A (en) Smelting preparation method of large-sized titanium-aluminum intermetallic ingot
SK288792B6 (en) Method for controlled alloying of intermetallic alloys γ-TiAl with carbon during vacuum induction melting in graphite crucibles
CN112831708B (en) Titanium-aluminum-based polycrystalline heat-resistant titanium alloy and preparation method thereof
Chang Optimization of pressure and soaking time of HIP treatment on 713LC cast superalloy
Zhao et al. Effect of HIP conditions on the microstructure of a near γ-TiAl+ W powder alloy
CN114480981B (en) Nano precipitation phase reinforced iron-chromium-nickel-aluminum alloy and preparation method thereof
Zhang et al. Spray forming and thermal processing for high performance superalloys
Saito et al. Large Scale cold crucible levitation melting furnace for titanium
CN113174545B (en) In-situ nanoparticle reinforced FeCrB alloy with high-temperature oxidation resistance and preparation method thereof
Jovanović et al. Precision Cast Ti-based alloys—microstructure and mechanical properties
Dlouhý et al. Vacuum induction melting and investment casting technologies tailored to near-gamma TiAl alloys

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change of owner's name

Owner name: VYSOKA SKOLA BANSKA - TECHNICKA UNIVERZITA OST, CZ

Effective date: 20220208

Owner name: USTAV MATERIALOV A MECHANIKY STROJOV SAV, V. V, SK

Effective date: 20220208

QA4A Licence offer for patent

Effective date: 20220607