Файл: Пульцин Н.М. Титан и его применение в авиации.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 62

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Понижение температуры вызывает распад твердого

раствора и

образование

интерметаллида TiCr2. При этом в сплавах,

содер­

жащих менее 68,5% хрома, в результате

распада кроме

хими­

ческого

соединения образуется

твердый

раствор

на

основе ти­

тана

(3,

а

в

сплавах с большим содержанием

хрома кроме ин-

терметаллида

получается

твердый

раствор

на

основе

хрома.

В

сплавах,

содержаших менее

14%

хрома,

при

распа-

де (3-раствора выделяется а-фа-

 

 

 

 

 

 

 

за. Раствор (3 с 14% хрома

 

 

 

 

 

 

 

распадается

 

при

 

температуре

 

 

 

 

 

 

 

670°

(по

разным

источникам

 

 

 

 

 

 

 

от

662

до

685°)

с образова­

 

 

 

 

 

 

 

нием эвтектоида (а -(- TiCr2).

 

 

 

 

 

 

 

Образование явно выраженной

 

 

 

 

 

 

 

эвтектоидной

структуры

в

 

 

 

 

 

 

 

сплавах

титана

 

с

хромом

 

 

 

 

 

 

 

вследствие

медленной диффу­

 

 

 

 

 

 

 

зии

весьма затруднено.

 

 

 

 

 

 

 

 

Хром

снижает

температу­

 

 

 

 

 

 

 

ру

аллотропического

превра­

 

 

 

 

 

 

 

щения, и, следовательно, ста­

 

 

 

 

 

 

 

билизирует (3-фазу. Раствори­

 

 

 

 

хрома в %

 

мость

хрома

в

титане очень

 

Содержание

 

низкая и составляет

при тем­

Фиг.

13. Диаграмма состояний

сплавов

пературе

эвтектоида

670°

все­

 

 

титана с хромом

 

го лишь 0,5%.

В сплавах, содержащих 6 % хрома и более, твердый раствор

может быть зафиксирован закалкой. Сплавы с меньшим содер­ жанием хрома претерпевают при закалке мартенситное превра­ щение. Температура этого превращения зависит от количества хрома в сплаве и составляет 740° при 2% и 660° при 3% хрома. В сплавах, содержащих менее 6 % хрома, наряду с мартенситом при

закалке возможно сохранение некоторого количества остаточной |3-фазы. Добавка хрома значительно уменьшает параметр кри­ сталлической решетки титана (3, что объясняется малым по срав­ нению с титаном атомным диаметром хрома.

Хром играет большую роль как легирующий компонент титановых'сплавов. Поэтому рассмотренная диаграмма состояний пред­ ставляет определенный практический и теоретический интерес.

Диаграмма состояний сплавов титана с железом, приведен­ ная на фиг. 14, также представляет известный интерес, так как

железо присутствует

в титановых

сплавах в качестве

примеси,

а в некоторых случаях является

и легирующим

компонентом.

Эта диаграмма в полном ее виде является весьма

сложной,

ха-

рактеризущейся в верхней части двумя эвтектиками,

одной

пе­

ритектикой

и двумя

химическими

соединениями

TiFe и TiFe2.

На фиг. 14

дана лишь наиболее интересная для нас левая часть

диаграммы.

 

 

 

 

 

 

2*

 

 

 

 

 

19



 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

f

 

Растворимость железа в титане р изменяется в зависимости

от температуры и имеет максимальное значение 25%

при эвтек­

тической температуре 1085°. Точка эвтектоида лежит

при темпе­

ратуре 590° и

соответствует

примерно

15% железа в сплаве.

Эвтектоид представляет

собою

смесь (а

TiFe). Растворимость

железа в титане а очень мала и не превышает 0,2 %.

в сплавах,

При закалке

p-фаза

может

быть зафиксирована

содержащих 4% железа и более. Возможно также и мартенсит­ ное превращение, состоящее в бездиффузионном переходе от кубической к гексагональной структуре.

Железо сильно уменьшает параметр кристаллической решет­ ки твердого раствора р.

 

 

Содержание марганца 8 %

Фиг. 14. Диаграмма

состояний сплавов

Фиг. 15.

Диаграмма состояний

титана с

железом

сплавов

титана с марганцем

Диаграмма состояний сплавов титана с марганцем, изобра­ женная на фиг. 15, аналогична только что рассмотренной диа­ грамме титан— железо. Титан образует с марганцем химические соединения TiMn и TiMn2. Максимальная растворимость марган­ ца в титане р имеет место при эвтектической температуре 1175° и составляет 33%. При понижении температуры за счет выделе­ ния фазы 7, имеющей в своей основе интерметаллид TiMn, со­

держание марганца в p-растворе уменьшается и при 550° дости­ гает 20%. Это эвтектоидная точка. Эвтектоид получается при 550° из p-раствора, содержащего 20% марганца, и состоит из твердого раствора а и интерметаллида TiMn. Содержание мар­

ганца в a-фазе очень мало и составляет при эвтектоидной тем­ пературе примерно 0,5%. Фазовый состав сплавов титана с мар­ ганцем в настоящее время уточняется и можно ожидать услож­ нения диаграммы состояний, особенно для заэвтектоидных спла­ вов.

20


Путем закалки р-ф^за может быть зафиксирована в сплавах, содержащих около 7% марганца и более. При небольшом коли­ честве марганца сплавы при закалке претерпевают мартенсит­

ное превращение.

 

 

уменьшает параметр кристаллической

Марганец интенсивно

 

решетки титана р.

 

 

 

титана с медью

представлена

Диаграмма состояний сплавов

на фиг.

16.

Она характеризуется

двумя эвтектиками

и четырьмя

химическими

соединениями

 

 

 

 

Ti2Cu, TiCu, Ti2Cu3 и TiCu3,

 

 

 

 

вследствие

чего

представляется

 

 

 

 

достаточно сложной. Макси­

 

 

 

 

мальная

растворимость

меди

в

 

 

 

 

титане

[S

равна

18%

и

имеет

 

 

 

 

место при

990°. Фаза р, содер­

 

 

 

 

жащая 7,1% меди, при 798° об­

 

 

 

 

разует

эвтектоид (ос + Ti2Cu).

 

 

 

 

Наибольшее содержание

меди

 

 

 

 

в титане а наблюдается

 

при эв-

 

Содержание

меди в %

тектоидной температуре и со­

 

 

 

 

 

ставляет

2,1%.

 

 

 

 

 

 

 

 

При закалке твердый раствор

Фиг.

16. Диаграмма состояний спла­

р не фиксируется

и претерпевает

 

вов титана

с медью

мартенситное превращение с об­

 

 

 

 

разованием

пересыщенной фазы а'.

имеет три эвтектики и три

Система сплавов титана с никелем

химических

соединения Ti,Ni,

TiNi и TiNis. Диаграмма состоя-

Содержание никеля 8 %

Фиг. 17. Диаграмма состояний сплавов титана с никелем

ний ее приведена на фиг. 17. Предельная концентрация никеля в титане достигается при температуре первой эвтектики 955° и составляет 13%. Эвтектоид (a~f-Ti2Ni) содержит 6—7% никеля

21


)

и образуется при 770°. Растворимость никеля в титане а очень мала и составляет около 0,1% при эвтектоидной температуре.

В сплавах титана с никелем путем закалки может быть за­ фиксирована [3-фаза, однако это имеет место только при 8%) ни­ келя и более. В сплавах с меньшей концентрацией при закалке из [3-области происходит мартенситное превращение.

Хотя для титановых сплавов в настоящее время никель и не используется в качестве легирующего элемента, однако спла­ вы его с титаном являются хорошей основой для припоев, при­ меняемых при пайке титана и его сплавов. Серебро также ирпользуется в качестве припоя, а как легирующий элемент пока не применяется.

Фиг. 18. Диаграмма состояний спла­

Фиг. 19. Диаграмма

состояний спла­

вов титана с серебром

 

вов титана с

кремнием

Диаграмма состояний

сплавов титана с серебром дана на

фиг. 18. Титан с серебром образуют химическое соединение TiAg,

которое является довольно пластичным. Это

благоприятно

ска­

зывается

на пластичности шва, получаемого

при

пайке

титана.

Серебро

в

значительном

количестве

растворяется в титане [3.

Эвтектоидная концентрация в сплавах,

богатых

титаном,

соот­

ветствует примерно 20%, а растворимость

серебра в а-фазе

достигает 10% при эвтектоидной температуре 855°.

 

 

Система сплавов титана с кремнием

содержит три эвтектики

и три химических соединения

Ti6Si3, TiSi

и TiSi5. Максимальная

растворимость кремния в титане (3 имеет

место при температуре

первой эвтектики 1330° и равна 3%. На фиг.

19 приведена

ниж­

няя левая часть диаграммы состояний

этой

системы.

Твердый

раствор

[3,

содержащий 0,9%

кремния,

 

при

температуре

860°

превращается в эвтектоид

(a-j-Ti8Si3). Растворимость кремния в

22