Перспективные жаропрочные титановые сплавы

Разработка титановых сплавов повышенной жаропрочности легированных рением

Модельные расчеты и построение изотермических фазовых диаграмм жаропрочных титановых сплавов с использованием современного программного продукта Thermo-Calc

Проведены модельные расчеты и построены изотермические фазовые диаграммы жаропрочных титановых сплавов систем Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr, Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-Re. Введение рения в жаропрочный сплав системы Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr в количестве 1 моль % приводит к существенному изменению фазового состава. Полученные результаты позволят научно обосновать выбор химического состава в многокомпонентных ренийсодержащих системах на основе титана. Изучены составы ренийсодержащих титановых сплавов системы Ti-5Al-5Mo-5V-Cr-Re в зависимости от содержания, мол.%: хрома 1- 5, рения 0,5- 2,0. Определены температуры ликвидуса и солидуса при равновесной и неравновесной кристаллизации для каждого состава. Рекомендуется ренийсодержащий титановый сплавов оптимального состава, мас. %: 2,7 Al, 4,7 Mo, 9,4 V, 3,1 Cr, 3,7 Re, остальное титан; температура процесса плавки 1800 - 1900 оС.

Нет

Металлургия титана и материаловедения

перспективные жаропрочные ренийсодержащие титановые сплавы.

разработка жаропрочных титановых сплавов легированных рением.

Для выполнения исследований использовали компьютерные программы для анализа и обработки опытных данных, а также программы расчета фазовых превращений Thermo- Calc. С использованием современных программных продуктов проведены модельные расчеты и построены политермические фазовые диаграммы жаропрочных титановых сплавов систем Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr, Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-Re в температурном интервале 400-1400°С.

Методами компьютерного моделирования проведены модельные расчеты и построены политермические фазовые диаграммы жаропрочных титановых сплавов систем Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr, Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-Re при температурах 400-1400°С. Введение рения в жаропрочный сплав системы Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr в количестве 1% приводит к существенному изменению фазового состава. В рассматриваемом сплаве имеет место двухфазное (+) превращение, вместо трехфазных (++2) и четырехфазных (++λ+2) для тех же систем без рения, кроме того, в сплавах системы Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Re формирование двухфазной (+)- области происходит выше почти на 100˚С, что поднимет температурный интервал эксплуатации. Изучены и подобраны технологические режимы получения ренийсодержащих титановых сплавов. Предложено легирование с помощью лигатур TiRe, TiV, Ti50 Mo, дающие стабильные результаты по составу сплавов. Разработаны технологические режимы термической обработки титановых сплавов. Установлено, что исследуемые Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Re сплавы после термической обработки имеют двухфазную α+ β- структуру, делающих сплавы более пластичными.

Добавление в сплав Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr тяжелого с большим ионным радиусом атома Re вызывает увеличение его плотности и более равномерное распределение элементов по составу, что вызывает упрочнение сплава при механических нагрузках. Рений также существенно повышает пассивацию поверхности данного сплава, что значительно увеличит срок службы деталей из него в агрессивных средах.

Разработки относятся к области металлургии титана и материаловедения

перспективные жаропрочные титановые сплавы

разработка титановых сплавов повышенной жаропрочности легированных рением

При выполнении проекта было использовано современное исследовательское и аналитическое оборудование. Для выполнения исследований использовали компьютерные программы для анализа и обработки опытных данных, а также программы расчета фазовых превращений Thermo- Calc. Сплавы выплавлялись на лабораторной аргоно-вакуумной дуговой печи «Arcast Arc200» с водоохлаждаемым медным поддоном. Микроструктуру литых и термообработанных образцов изучали с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) Tescan Vega 3 LM c приставкой EDX Oxford X-Max80. Рентгенофазовый анализ проводился на дифрактометре Bruker D8 Advance c использованием Cu Kα монохроматического излучения. Механические свойства полученных образцов определялись с использованием универсальной испытательной машины Zwick Z250. Плотность сплавов определяли методом гидростатического взвешивания на лабораторных весах «Vibra» с функцией гравиметра.

Разработаны титановые сплавы повышенной жаропрочности легированных рением. Проведены высокотемпературные испытания механических свойств этих сплавов на сжатие и растяжение при температуре 600oC. Показано, что добавление сплаву Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr 1% рения оказывает положительное влияние на морфологию кристаллической решетки, что увеличивает высокотемпературные прочностные характеристики сплава в области упругих и пластических деформаций. Замена хрома на 3% рения снижает прочностные свойства сплава в области упругих деформаций, улучшая их в области пластической. Исследована микроструктура рассматриваемых сплавов. Показано, что во время термообработки произошло формирование двухфазной (α+ β) структуры сплавов с содержанием α- фазы 30-40%. Установлено, что после достижения критических значений высокотемпературной деформации происходили рекристаллизационные и полигонические процессы, обусловленные движением дислокаций. Полученные результаты позволят научно обосновать выбор лигатур в многокомпонентных системах на основе титана

Оценка технико-экономической эффективности внедрения. Результаты, полученные при выполнении проекта, позволят создать новые жаропрочные титановые сплавы, работающие при более высоких температурах , чем известные

Разработка и создание образцов новых легированных жаропрочных титановых сплавов, содержащих рений позволит увеличить их высокотемпературные прочностные характеристики и повысить температурный диапазона эксплуатации титатовых сплавов

Разработки относятся к области металлургии титана и материаловедения.