Научная статья на тему 'Интерметаллиды на основе титана'

Интерметаллиды на основе титана Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
849
148
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ИНТЕРМЕТАЛЛИДЫ / α2- / γ- / ОРТО-ФАЗЫ / МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / УДЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ / УДЕЛЬНАЯ ПЛАСТИЧНОСТЬ / СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОЛЗУЧЕСТИ / РЕЖИМЫ ДЕФОРМАЦИИ / РАЗМЕР ЗЕРНА / ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ / ФАСОННОЕ ЛИТЬЕ / : INTERMETALLICS / α2 / γ AND ORTHO PHASES / MECHANICAL PROPERTIES / STRENGTH-TO-WEIGHT RATIO / SPECIFIC PLASTICITY / CREEP RESISTANCE / PLASTIC WORKING CONDITIONS / GRAIN SIZE / MANUFACTURING TECHNOLOGIES / SHAPED CASTINGS

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Полькин И. С., Гребенюк О. Н., Саленков В. С.

Приведен сравнительный анализ механических свойств, режимов термообработки и фазового состава сплавов на основе α2-, γ- и орто-фаз. Рассмотрены наиболее оптимальные способы получения интерметаллидных сплавов, а также возможности применения данных сплавов с учетом разработанных технологий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Полькин И. С., Гребенюк О. Н., Саленков В. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Titanium-Based Intermetallic Alloys. I.S. Polkin, O.N. Grebenyuk, V.S. Salenkov. Comparative analysis of mechanical properties, heat treatment conditions and phase compositions of the α2, γ or ortho phase-based alloys has been performed. Optimum techniques of intermetallic alloy production, as well as possibilities of application of the alloys in view of the technologies developed are discussed.

Текст научной работы на тему «Интерметаллиды на основе титана»

-ПРОБЛЕМЫТЕХНОЛОГИИ. ИННОВАЦИИ-

Научный редактор раздела докт. техн. наук, профессор И. С. Полькин

УДК 669.295:669.018.9

ИНТЕРМЕТАЛЛИДЫ НА ОСНОВЕ ТИТАНА

И.С. Полькин, докт. техн. наук, О.Н. Гребенюк, В.С. Саленков

(ОАО ВИЛС, e-mail:info@oaovils.ru)

Приведен сравнительный анализ механических свойств, режимов термообработки и фазового состава сплавов на основе а2-, у- и орто-фаз. Рассмотрены наиболее оптимальные способы получения интерметаллидных сплавов, а также возможности применения данных сплавов с учетом разработанных технологий.

Ключевые слова: интерметаллиды, а2-, у-, орто-фазы, механические свойства, удельная прочность, удельная пластичность, сопротивление ползучести, режимы деформации, размер зерна, технологии получения, фасонное литье.

Titanium-Based Intermetallic Alloys. I.S. Polkin, O.N. Grebenyuk, V.S. Salenkov.

Comparative analysis of mechanical properties, heat treatment conditions and phase compositions of the а2, у or ortho phase-based alloys has been performed. Optimum techniques of intermetallic alloy production, as well as possibilities of application of the alloys in view of the technologies developed are discussed.

Key words: intermetallics, а2, у and ortho phases, mechanical properties, strength-to-weight ratio, specific plasticity, creep resistance, plastic working conditions, grain size, manufacturing technologies, shaped castings.

Работы по жаропрочным титановым сплавам начались с середины 50-х годов прошлого столетия. На рис. 1 показана динамика повышения рабочих температур отечественных и зарубежных титановых сплавов по

годам их разработки. Видно, что рабочая температура легированных титановых сплавов примерно 600 °С была достигнута около 20 лет назад. Дальнейшее повышение рабочих температур оказалось возможным только на интерметаллидах титана.

Сплавы на основе интерметал-лидов титана можно рассматривать как новый класс легких жаропрочных и жаростойких материалов, которые предназначены для работы в конструкциях при температурах 650-900 °С, то есть выше температур, при которых по разным причинам не могут применяться современные титановые сплавы.

По фазовому составу в титане в зависимости от степени легирования, в первую очередь алюминием, можно выделить три основные группы интерметаллидов:

Года

Рис. 1. Развитие жаропрочных титановых сплавов

- а2-сплавы ТИ24-25) А1-(10-12,5) 1ЧЬ-(0-3,0} Мо, Та,4 7х, % эт.;

-орто-сплавыП-(22-25)А1-(12,5-30)ЫЬ-(0-3,0) Мо, Та2г, % ат.;

- у-сплавы Т1-(45-48) А1-(0-5,0) Та, W, Nb -(0-2,0) Мп, Сг, V, % ат.

В табл. 1 приведены обобщенные данные, представленные на различных конференциях, по сравнительным физическим и механическим свойствам различных сплавов на основе интерметаллидов титана (Т1А1, Т13А1, Т^ЫЬА1) и серийных жаропрочных титановых сплавов ВТ18У, 1М1834.

Интерметаллидные сплавы на основе у-г орто- и с^-фаз пригодны для применения при

650-900 °С, что является их основным преимуществом перед серийными жаропрочными сплавами ВТ18У и 1М(834. При этом стоит отметить, что плотность а2-сплавов практически равна плотности жаропрочных сплавов, плотность у-сплавов значительно ниже, этот показатель у орто-сплавов значительно выше плотности жаропрочных титановых сплавов из-за большого содержания ниобия (см. табл. 1).

Механические свойства интерметаллидов при комнатной температуре сильно зависят от чистоты по примесям, типа и параметров микроструктуры, величины и формы микрозерна. Поэтому механические свойства ин-

Таблица 1 Сравнительные свойства сплавов на основе интерметаллидов титана а2-, орто-, у фаз и серийных жаропрочных титановых сплавов

Сплав Плотность, г/см3 0в, МПа (при Гк) 3, % (при Г) МПа 5', % ст100, МПа

Сплавы на основе а2-фазы ("П3А1)

ВТИ-1 (ВИАМ) 4,7 950-1000 0,9-1,5 650 °С 800-830 650 °С 9-12 650 °С 400

ВТИ-2 (ВИАМ) 4,8 1050 1-3,5 650 °С 830 650 °С 12 650 °С 380-400

(24-10-3-1) (Германия) 4,8 950 6 650 °С 700 650 °С 10 650 °С 350

Сплавы на основе орто-фазы ("¡\NbAI)

Т1-22А!-25ЫЬ (Китай) 5,3 1000-1200 8,0-11,0 650 °С 900-1000 650 °С 12 650 °С >350

ВТИ-4 (ВИАМ) 5,0 1150 6-15 650 °С 900 650 °С 12 650 °С >350

та (вилс) 5,3 1170-1240 7-11 700 °С 900 700 °С 5,2-7,2 700 °С >300

Сплавы на основе у-фазы (Т1АЕ)

"П-43А1-4К1Ь-1Мо (Германия) 3,8 950 1,0-2,5 700 °С 1150 700 °С 10 700 °С 400-450

800 °С 573 800 °С 15,0 800 °С 250

ВТИ-3 (ВИАМ) 3,8 560 1,0-2,5 800 °С 460 800 °С >6 800 °С 350

ТЫВУ5 (АссеБЗ) 4,0 780 0,5 750 °С 740 750 °С 1,75 -

Серийные жаропрочные титановые сплавы

ВТ18У 4,55 950-1150 10-15 600 °С 560 600 °С 13-14 аеоо - 290

[М1834 4,55' 1030-1100 10-15 600 °С 640 600 °С 12-14 = 340

терметаллидов меняются в широких пределах. Основным препятствием для масштабного применения интерметаллидных сплавов является пластичность [удлинение при комнатной температуре 6(Тк)]. Анализ большого числа литературных источников показал (рис. 2) весьма низкие значения удлинения при комнатной температуре у а2- и "-сплавов (порядка 0,5-2,0 %) по сравнению с довольно высокими значениями у сплавов на основе орто-фазы (порядка 6-10 %). Однако с повышением температуры (см. табл. 1) до 650-700 °С значения удлинения интерметаллидных сплавов возрастают до 6-12 %, хотя при этом теряется их основное преимущество - жаропрочность. Значения предела прочности при Т наиболее высоки у сплавов на основе орто-фазы (800-1200 МПа), после них следуют а2-сплавы (600-1000 МПа) и самые

за счет легирования ниобием, что приводит к повышению плотности 5,0-5,3 г/см3 (см. табл. 1). Это хорошо видно на рис. 3: наряду с довольно высокими значениями удельной пластичности при Тк сплавы на основе орто-фазы имеют и повышенные значения удельной прочности.

При рабочих температурах порядка 600 °С показано, что значения удельного предела прочности рассматриваемых интерметаллидных сплавов практически равны. Однако с повышением температуры до 650-750 °С этот показатель у а2-сплавов заметно падает, а у "-сплавов и сплавов на основе орто-фазы уменьшается практически незаметно. При температурах порядка 800 °С нельзя не заметить значительного преимущества "-сплавов перед остальными рассматриваемыми интер-металлидами титана.

Рис. 2. Механические свойства интерметаллидных сплавов при Тк [5]:

*, о - данные литературных источников

низкие значения наблюдаются у "-сплавов (400-700 МПа) (см. рис. 2).

Как видно из рис. 2, многочисленные работы, проводимые за последние 20-30 лет с целью повышения значений пластичности интерметаллидных сплавов на основе "- и а2-фаз, позволили увеличить относительное удлинение при Тк выше 0,5-0,7 %. В результате этих же исследований был получен новый тип интерметаллида титана на основе орто-фазы, пластичность которого при комнатной температуре может достигать 8-12 %

По результатам анализа рис. 3 можно сделать следующие выводы: интерметаллиды на основе а2-фазы по удельным характеристикам прочности и пластичности уступают интерметаллидным сплавам на основе орто-фазы при всех температурах, а по сравнению с интерметаллидам на основе "-фазы превосходят их только при Тк и значительно уступают как по удельной прочности, так и по удельной пластичности при повышенных температурах.

Таким образом, наибольший практический интерес, по всей видимости, могут составить

Рис. 3. Удельные механические свойства интерметаллидных сплавов при повышенных температурах [5]

сплавы на основе орто- и "-фаз. Для рассмот-

рения преимуществ этих групп титановых сплавов следует уделить внимание каждому из них.

Интерметаллиды на основе а2-фазы

Работы по интерметаллидам титана на основе а2-фазы ведутся на протяжении последних 15-20 лет. За это время были разработаны сплавы с различным содержанием легирующих элементов. Наиболее удачно применяют легированные сплавы, приведенные в табл. 2.

Таблица 2 Химический состав сплавов на основе алюминидов Т13А! [5]

Сплав Химический состав, % ат.

а2 (24-11) Супер-а2 25-10-4 24,5-12,5-1,5 ВТИ-1 Т1-24А!-11ИЬ Т1-25А!-10ИЬ-3У-1Мо Т1-25А!-10ИЬ-4Та Т1-24,5А!-12,5ИЬ-1,5Мо Т1-25А!-11ИЬ-0,757г-0,75Мо

Наиболее привлекательные механические свойства а2-сплавов были показаны на рис. 2. Анализ механических свойств при комнатной температуре показал, что а2-сплавы уступают интерметаллидным сплавам на основе орто-фазы по характеристикам прочности и пластичности, однако имеют значительное преимущество перед "-сплавами по прочности и немного превышают эти сплавы по показателям пластичности.

Сравнительный анализ удельных характеристик прочности и пластичности (см. рис. 3) показывает, что сплавы на основе а2-фазы не могут конкурировать с интерметаллидными сплавами на основе орто- и "-фазы при температурах, превышающих 600 °С.

По всей видимости, в силу перечисленных выше данных исследований в современной литературе отсутствует информация о практическом применении в двигателях или автомобилестроении деталей из этого сплава.

Интерметаллиды на основе орто-фазы

За последние годы возрос интерес к интерметаллидным сплавам на основе орто-фазы (Т12А!1ЧЬ), обладающим более высоким соотношением удельной прочности (см. рис. 3) при комнатной и повышенной температурах, сравнимым по сопротивлению окисляемости с "-сплавами (Т1А1), но имеющим лучшие сопротивление ползучести и работоспособность, чем традиционные титановые алюминиды. Изучаемые сплавы системы Т1-А!-1ЧЬ являются новыми перспективными жаропрочными титановыми сплавами на интерметаллид-ной основе, предназначенными для работы при повышенных температурах. По жаропрочности они могут конкурировать с никелевыми сплавами при значительно меньшей плотности.

Механические свойства отечественных и зарубежных алюминидов Т12А!1ЧЬ при комнатной температуре имеют примерно одинако-

вые значения. Следует отметить, что при достаточно высокой прочности (ав>1000 МПа), пластичность этих сплавов составляет 6-9 % (рис. 4).

ов, МПа 5,%

Т|2(ВИЛС) ВТИ-4(ВИАМ) Т(-22А1-25№ (Китай)

■ аЕ |5

Рис. 4. Механические свойства орто-сплавов при комнатной температуре [1, 5]

В зависимости от режимов термомеханического воздействия структура сплавов на основе алюминида Т12А!ЫЬ может изменяться в широких пределах: от грубой пластинчатой до тонкой бимодальной. Во всех случаях структура сплавов представлена О- и а2- и В2(&)-фазами, но морфология и количество

фаз определяются режимами термомеханической обработки.

В табл. 3 приведены различные виды термообработок, проводимых на сплаве Т12. Видно, что наилучшее сочетание предела прочности и удлинения при комнатной температуре (ав=1221 МПа, а02=1085 МПа, 5=8,6 %) обеспечивает дуплексная микроструктура, состоящая из малого количества а2/О-зерен и разупорядоченных областей В2(&)-фазы, полученная при заключительной термической обработке: 1000 °С, 1 ч/воз-дух+820 °С, 5 ч/воздух.

В работе [8] исследовали влияние размера зерна В2 (&)-фазы на изменение механических свойств сплава Т1-22А!-27ЫЬ. Как следовало ожидать, уменьшение размеров В2 (&)-зерна приводит к повышению прочностных характеристик и удлинения при температурах от 20-520 °С (табл. 4).

Такие же наблюдения были сделаны в работах [6, 7], в которых авторы рассмотрели влияние режимов деформации в В2- и (В2+а2)-областях на механические свойства образцов в термообработанном состоянии (табл. 5).

Как видно из табл. 5, деформация в В2-об-ласти не позволяет получить достаточную пластичность. Деформация в (В2+а2)-области позволяет получить высокую пластичность

Таблица 3

Влияние режимов термообработки на механические свойства при Тк сплава Т12 (ВИЛС) [6, 7]

Режим термической обработки о , МПа в' о02, МПа 5, % Фазовый состав

1100 °С, 1 ч/вода 972 939 14,0 &

1000 °С, 1 ч/вода 1002 962 14,4 &+а2

1000 °С, 1 ч/воздух 1024 988 14,8 &+а2

1000 °С, 1 ч/воздух+820 °С, 5 ч/воздух 1221 1085 8,6 &+а2+О

1000 °С, 1 ч/воздух+850 °С, 2 ч/воздух 1002 892 3,6 &+а2+О

Таблица 4

Влияние размера зерна на механические свойства [5, 8]

Характеристика Комнатная температура 520 °С

Величина &-зерна, мкм 200 50 18 164 49 16

ов, МПа 850 875 1000 780 820 860

5, % 6 10 12 25 27 30

Таблица 5

Влияние режимов деформации сплава Т12 на механические свойства в термообработанном состоянии [6, 7]

Область и степень деформации %, в' МПа %0,2, МПа б, %

Однофазная B2, 85 % Двухфазная (B2+a2), 30-40 % 1090 1220 1050 1085 2,4 8,6

в сочетании с хорошими показателями прочности.

Интерметаллиды на основе "-фазы

Весь объем проведенных исследований за последние годы показал, что сплавы на основе "-фазы обладают хорошим сопротивлением окислению, высоким удельным модулем упругости, низкой плотностью, высокой удельной прочностью вплоть до рабочих температур 700-900 °С. Однако данные сплавы, как уже говорилось выше, обладают существенным недостатком: их пластичность при температурах ниже 700 °С практически не превышает 1 %, что обусловлено особенностями их дислокационного строения.

Наиболее оптимальный комплекс свойств достигается при многокомпонентном легировании. По имеющимся данным к лучшим сплавам на основе ИД! относят Т1—45Д1 — 5ЫЬ-0,2С-0,2В (ТЫВУ5). На рис. 5 показаны

ав, мпа

TNBV5 45XD ABB- Pratt& 47XD GE48-2-2 INM2 Whitney

□ аЕ rt ■ ав нт

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 5. Предел прочности литых "-сплавов, разработанных различными фирмами, при комнатной температуре [5, 9]

значения предела прочности сплавов, разработанных различными фирмами. Здесь видно, что сплав ТЫВУ5 имеет высокие значения предела прочности как при комнатной температуре, так и при температуре порядка 750 °С. Рассмотрение значений пластичности при комнатной и повышенной температурах показало, что удлинение при комнатной температуре составляет 1-1,5 % (ТЫВУ5~0,5 %), а при повышенной температуре 1,3-5 % (ТЫВУ5~1,75 %) (табл. 6).

Таблица 6

Механические свойства литых " -сплавов [5, 9]

сплав %в rt, %в ht, б rt, б ht,

МПа МПа % %

TNBV5 780 740 0,5 1,75

45XD 640 535 1,05 1,35

ABB-INM2 555 545 0,9 2

Pratt& Whitney 500 395 0,3 3

47XD 480 460 1,5 -

GE48-2-2 427,5 452,5 1,5 5,1

Этот сплав обладает хорошим сочетанием пластичности и технологичности, высокими характеристиками жаропрочности, коррозионной стойкости. Он принадлежит к третьему поколению сплавов "-Т1Д! с содержанием ниобия до 5 % (последний повышает сопротивление окислению при высоких температурах) и добавкой борида и углерода (для формирования мелкозернистой термически стабильной микроструктуры в литом состоянии).

Структурой фасонного литья и деформируемых полуфабрикатов из "-сплавов можно управлять режимами термической обработки в соответствии с диаграммой Т1 —Д!. Формирующиеся при этом микроструктуры разделяют на пластинчатую (Р1_), почти пластинчатую (Ы1_), бимодальную (дуплексная Э). Пластинчатые структуры формируются при фасоном литье, обработке давлением или термической обработке в &-области.

Сплавы с пластинчатой структурой по сравнению с бимодальной отличаются более высокими значениями жаропрочности, вязкости разрушения, сопротивления распространению усталостных трещин (рис. 6).

Рис. 6. Механические свойства в зависимости от структуры литых сплавов [5]:

Б - бимодальная; П - пластинчатая структура

Наилучшей считается мелкозернистая пластинчатая структура, которая обеспечивает наиболее высокий комплекс механических свойств.

Технология получения деталей из интерметаллидов титана

Основная задача при выплавке интерме-таллида орто-сплава - достижение хорошего распределения легирующих элементов, в частности N13, содержание которого составляет ~40 % мас. Поэтому предпочтение следует отдать методам плавки с наличием большого объема жидкой ванны. Для получения слитков и отливок из алюминидов И2А^Ь могут быть использованы гарнисажная плавка и вакуумная индукционная плавка с холодным тиглем.

Литой металл, полученный этими методами, при кристаллизации имеет органически присущий ему недостаток - пористость, для ликвидации которой следует проводить операцию высокотемпературной газостатической обработки (ВГО).

В настоящее время получило распростра-

нение изготовление алюминидов Л2А^Ь методом порошковой металлургии (в виде сферического порошка методом атомизации газом Аг). Применение данного способа позволяет сократить затраты на изготовление деталей сложной формы за счет уменьшения числа операций на протяжении всего технологического цикла, снижения расхода метал-

ла при окончательной обработке изделия и более однородного распределения ниобия по объему заготовки.

Основные усилия исследователей за последние годы в области интерметаллидов титана НА! были направлены на повышение пластичности, сопротивление ползучести за счет легирования, а так же выбора наиболее рациональной технологии производства.

Учитывая низкую пластичность "-сплавов при комнатной температуре и сложность их механической обработки для получения деталей сложной формы, внимание исследователей было обращено на сравнение двух технологий изготовления деталей: деформацией и фасонным литьем. На рис. 7 показаны две технологические цепочки изготовления деталей из интерметаллидов титана на основе "-фазы. Видно, что при сложности деформационных операций и последующей обработке предпочтение следует отдать фасонному литью. Поэтому в настоящее время большая часть деталей ГТД были изготовлены методом фасонного литья и испытаны в горячих трактах ГТД.

Деформационная технология

Фасонное литье

Рис. 7. Общая схема производства сплавов на основе алюминида титана ТШ [10]

Помимо снижения стоимости производства, детали, полученные фасонным литьем имеют ряд значительных преимуществ по вязкости разрушения (трещиностойкость) и сопротивлению ползучести (рис. 8).

опытном сплаве И2, по всей видимости, связано с образованием на поверхности окис-ной субмикронной пленки сложного состава, в который может входить алюминий и ниобий, образуя сложные соединения с ТЮ2, которые тормозят прохождение окислительных процессов на большую глубину.

Как упоминалось выше, сплавы на основе "-фазы также обладают высокими характеристиками жаропрочности и жаростойкости. На рис. 10 сравнивается окисление серийного

Рис. 8. Скорость ползучести литых и деформируемых сплавов [5, 9]

Окисление интерметаллидных сплавов

Одним из важных преимуществ интерметаллидных сплавов является высокая жаропрочность и жаростойкость. В настоящее время по окислению сплавов на основе орто-фазы имеется ограниченное число исследований, хотя именно это свойство интерметал-лидного сплава с высоким содержанием ниобия является одним из наиболее интересных в рассмотрении. Легирование сплавов на основе интерметаллидов титана алюминием (10-14 %) и ниобием (22-40 %) повышает жаростойкость до 12 раз по сравнению с чистым титаном и примерно в 2,5 раза по сравнению с а-сплавами при 700 °С (рис. 9). Отсутствие значительного привеса >2 г/м2 в

Время,

Рис. 9. Окисление титановых сплавов при 700 °С

Рис. 10. Окисление титановых сплавов при 900 °С [11]

жаропрочного титанового сплава IМ1834, нелегированного титана 0гаСе2 и интерметаллидных сплавов на основе а2- и "-фаз при температуре 900 °С. Так, при выдержке 100 ч Т1 А! имеет привес 5 мг/см2, это значительное преимущество по сравнению с Т3А!, привес которого в тех же условиях достигает 22 мг/см2. Наилучшее сопротивление окислению показал "-сплав 48-2-2 (Т1-48А!-2У-2Мп) привес которого всего 3 мг/см2. Часто этот сплав используют с защитными покрытиями: нитридными на основе Т1-А!-Сг-У^ и металлическими Т-А!-Сг и Т1 -А! - Аё.

Применение интерметаллидных сплавов

Сплавы на основе орто-фазы. Учитывая достаточно высокую пластичность этих сплавов при комнатной температуре детали сложной формы из них могут быть получены по традиционной технологии: выплавка слитков

и их дальнейшая деформация. Вместе с тем фасонное литье орто-сплавов также имеет широкие перспективы.

Детали из сплавов алюминидов Т12Д!ЫЬ могут быть использованы в узлах газотурбинных двигателей, в авиационно-космической отрасли, атомной энергетике, наземном транспорте (рис. 11).

рукций из "-сплавов позволяет сейчас находить им широкое применение в ответственных деталях ГТД.

Благодаря преимуществам по удельной прочности сплавы Т1Д! предполагается использовать в :

- авиационной технике (диски и лопатки КВД и КНД, литые и штампованные лопатки

Рис. 11. Некоторые изделия из сплава Н-22А1-25ЫЬ [12]

Сплавы на основе "-фазы. Как уже было сказано, технология фасонного литья в настоящее время для "-сплавов становиться преобладающей. Следует отметить, что значительный прогресс в проектировании конст-

турбины, диски турбины низкого давления, роторы, выхлопные сопла, элементы гондол, сотовые конструкции, панели, камеры сгорания, детали направляющего аппарата) (рис. 12, 13);

Рис. 12. Применение деталей на основе "-сплавов [13]

- теплозащитных наружных панелях с ячеистым наполнителем (термоэкраны) для сверхзвуковых летательных аппаратов;

- автомобильных двигателях (шатуны, клапаны, поршневые кольца, роторы и турбины спортивных машин) (рис. 14).

Выводы

1. Рассмотрены три группы сплавов на основе интерметаллидов титана. Показано, что лучшей пластичностью при комнатной температуре обладает интерметаллидный

Рис. 13. Лопатки турбин из сплава ЛА1 [13]

сплав на основе орто-фазы, однако температура его применения составляет 650-700 °С, а плотность достаточно высока.

2. При высоких температурах порядка 750900 °С по своим характеристикам "-сплавы имеют неоспоримое преимущество. Успешные технологические решения позволяют применять его в деталях ГТД в литом состоянии с пластичностью ~0,8-1,5 % при комнатной температуре.

3. Успех применения интерметаллидных сплавов будет зависеть от решения техноло-

Рис. 14. Детали из сплавов ЛА1, полученные методом центробежного литья, для автомобильной промышленности [13]

гических задач изготовления этих материалов. Но все-таки основными остаются конструкторские решения по использованию ин-терметаллидов с достаточно низкой пластичностью при комнатной температуре в деталях ГТД. Первые успешные шаги по применению "-сплавов уже сделаны. Они открывают

новые перспективы повышения рабочих температур металлических материалов в двигателе за счет использования титановых ин-терметаллидов с низкой пластичностью как матрицы композиционного материала и переход к материалам на основе хрома и ниобия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Li S., Cheng Y. Processing microstructure and property of an orthorhombic Ti-22Al-25Nb alloy //Ti-2007. China. P. 693-696.

2. Emura S., Hagiwara M. Microstructures and mechanical properties of a prealloyed P/M Ti-22Al-2 7Nb//Titanium'99 Science and Technology. V. II. P. 298-305.

3. Колачёв Б.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. - М.: МИСИС, 1999. - 416 с.

4. Аношкин Н.Ф., Давыдов В.Г. и др. Металловедение и технология легких сплавов. - М.: ВИЛС. 2001. - 358 с.

5. Ильин А.А., Колачёв Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства. Справочник. - М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. - 520 с.

6. Бочвар Г.А., Саленков В .С. Исследование сплава на основе алюминида титана с орто-ромбической структурой//Технология легких сплавов. 2004. № 4. C. 44-46.

7. Бочвар Г.А., Бер Л.Б., Семёнова Н.М. и др. Влияние режимов закалки на структуру и фа-

зовый состав интерметаллидных сплавов Ti-Al-Nb с высоким содержанием ниобия// Технология легких сплавов. 2007. № 1. C. 6265.

8. Titanium'2003 Science and Technology//Proc. 10th World Conf. on Titanium. Hamburg, Germany. V. 1-5. - 3425 p.

9. Fuchs G.E. The effect of processing on the microstructure and tensile properties of a y-TiAl based alloy//Ti-92 Science and Technology. P. 1275-1282.

10. Clemens H., Appel F. Processing and application of engineering y-TiAl-based alloys//Ti-2003 Science and Technology. V. IV. P. 2123-2136.

11. Blenkinsop P.A. Advanced alloys and processes //Titanium-92 Science and Technology. 1993. V. I. P. 15.

12. Zhou L. Review of titanium industry in China// Ti-2007 Science and Technology. V. I. P. 41-48.

13. Linger D. Titanium utilization and vision for the next decade: an aircraft engine OEM perspective //Titanium 2009. Hawaii.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.