Промышленные титановые сплавы
Принятая в настоящее время классификация титановых сплавов, предложенная с.г. Глазyновым, основана на структуре, которая формируется в них по принятым в промышленности режимам термической обработки. согласно этой классификации следует различать:
1) a-титановые сплавы, структура которых представлена a-фазой;
2) псевдо-a-сплавы, структура которых представлена в основном a-фазой и небольшим количеством b-фазы (не более 5%);
3) (a+b)-сплавы, структура которых представлена в основном a- и b-фазами;
4) псевдо-b-сплавы со структурой в отожженном состоянии, представленной a-фазой и большим количеством b-фазы; в этих сплавах закалкой или нормализацией с температур b-области можно легко получить однофазную b-структуру;
5) b-сплавы, структура которых представлена термодинамически стабильной b-фазой.
Выделяют также сплавы переходного класса, которые по структуре и протекающим в них превращениям занимают промежуточное положение между (a+b)- и псевдо-b-сплавами.
По структуре в закаленном состоянии титановые сплавы можно разделить на следующие классы:
1) сплавы мартенситного класса, структура которых после закалки с температур b-области представлена a'- или a"-мартенситом;
2) сплавы переходного класса, структура которых после закалки с температур b-области представлена мартенситом a'(a")и b-фазой, независимо от того образовалась в ней или нет w -фаза;
3) b-сплавы, структура которых после закалки представлена b- или b(w)-фазами.
|
|
|
По способу получения различают деформируемые и литейные титановые сплавы. По назначению титановые сплавы разделяют на а) конструкционные общего назначения; б) жаропрочные; в) коррозионно-стойкие; г) криогенного назначения. По уровню прочности различают: а) малопрочные сплавы; б) сплавы средней прочности и в) высокопрочные. к малопрочным относят сплавы с временным сопротивлением разрыву менее 500 МПа; к сплавам средней прочности - от 500 до 1000 МПа и к высокопрочным - сплавы с временным сопротивлением разрыву более 1000 МПа. Последняя классификация, конечно, условна, поскольку прочность (a+b)- и псевдо-b-сплавов можно существенно изменять методами термической обработки.
Классификация сплавов по структуре
Сплавы однофазные a: ВТ5, ВТ1, ВТ5-1 и псевдо-a-сплавы, в которых содержится b фаза до 6%: ВТ4, ОТ4, ОТ4-1, АТ3 характеризуются следующими свойствами: хорошая свариваемость и литейные свойства, термическая стабильность, предел прочности до 900 МПа. Псевдо-a-сплавы ВТ18 и ВТ20 обладают высокой прочностью до 6000С.
Сплавы двухфазные a+b мартенситного типа ВТ6, ВТ16, ВТ3-1, ВТ9, ВТ23 и др. имеют повышенную прочность за счет термического упрочнения. ВТ6 и ВТ3-1 наиболее распространены в самолетостроении и допускают эксплуатацию при t=4500С. Сплавы переходного класса ВТ22, ВТ30 и псевдо-b-сплавы Вт32, ВТ15 используются для изготовления крупногабаритных штамповок и ответственных деталей самолета при температурах эксплуатации 400-3000С, соответственно.
|
|
|
Классификация сплавов по прочности
Промышленные титановые сплавы маркируют буквами ВТ, ОТ, АТ или СТ с последующей цифрой, соответствующей только порядковому номеру сплава.
Сплавы малой прочности с sвдо 600 МПа: технический титан ВТ1-1, ВТ1-0 и низколегированный ОТ4-1.
Сплавы средней прочности с sв=700-1000 МПа: ВТ5, ВТ5-1, ОТ4, ВТ4 – термически не упрочняемые; двухфазные ВТ6, ВТ6С – упрочняемые закалкой с 9700С и старением при t=5000С.
Сплавы высокопрочные с sв= 1100-1400 МПа: ВТ14, ВТ30, ВТ22, ВТ32, ВТ35 используются после упрочняющей термической обработки: закалка с температур 850-7800С, старение 550-6500С.
Жаропрочные сплавы: ВТ31, ВТ8,ВТ9, ВТ18. Температура эксплуатации 500-6000С. По удельной жаропрочности сплав ВТ18 превосходит некоторые жаропрочные стали.
Химический состав и свойства некоторых титановых сплавов представлен в таблице 4.3. микроструктура данных сплавов представлена на рис. 4.11.
Таблица 4.3.
|
|
|
Состав и свойства некоторых титановых сплавов (указан средний состав)
| Сплав | Структура | Al | V | Mo | Cr | Проч. | sв, МПа | d, % |
| ВТ5 | a | 5,2 | - | - | - | 4,5 Sn | 950 | 10 |
| ОТ4 | Псевдо-a | 4,3 | - | - | - | 1,4 Mn | 900 | 15 |
| ВТ20 | Псевдо-a | 6,5 | 1,2 | 1,3 | - | 2,0 Zr | 110 | 8 |
| ВТ6 | a+b | 6,2 | 5,1 | - | - | - | 1250 | 6 |
| ВТ15 | Псевдо-b | 3,0 | - | 7,4 | 10,2 | - | 150 | 4 |
Титановые сплавы с интерметаллидным упрочнением
Сплавы на основе интерметаллидов подразделяют на две группы: а) жаропрочные и б) сплавы с «эффектом памяти формы».
Жаропрочные на основе интерметаллидов Ti3Al и TiAl содержат повышенное (более 9%) количество алюминия, благодаря чему имеют большое преимущество по удельному весу. Сплав СТ5 превосходит по жаропрочности сплав ВТ18, т.к. может работать при температурах до 8000С.
Сплав с «эффектом памяти формы» - нитинол, имеет в основе интерметаллид TiNi (50%Ti, 50%Ni), обладает уникальной способностью деформироваться в холодном состоянии и восстанавливать заданную форму детали при последующем тепловом воздействии. «Эффект памяти формы» основан на ориентированном обратном мартенситном превращении.
Среди сплавов на основе титана наиболее перспективными для реализации эффекта запоминания формы являются Ti-Mo, Ti-V, Ti-Al-V.
|
|
|
Схема технологии изготовления детали, сохраняющей память формы, из сплава нитинол:
1. Изготовление детали необходимой конфигурации при эксплуатации (длинномерная или крупногабаритная).
2. Деформация детали в более компактную форму (в виде спирали, например). Под действием деформационных напряжений происходит мартенситное превращение.
3. После установки деформированной детали в конструкции под воздействием нагрева (например, под лучами солнца или электронагрева) происходит обратное мартенситное превращение и деталь восстанавливает первоначальную форму.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 442; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!