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

титане а очень мала и составляет при эвтектоидной температу­ ре 0,54%, а при температуре 750° только 0,31%.

Предельная растворимость вольфрама в титане (3 изменяется от 28% при 715° до 50% при 1880°. Эвтектоид, представляющий

1—0,0114%; 2-0,0046% [4]

вязкость сплава. Нагрев вызывает растворение гидрида и повы­ шение ударной вязкости (фиг. 22).

В работе Н. И. Блок и других [22] были впервые методом

23

анодного растворения выделены фазы, богатые водородом, в частности гидриды титана. Они образуются в сплавах, не содер­ жащих (3-фазы, способной растворять водород в больших коли­ чествах. По данным рентгеноструктурного анализа, гидрид гита­

ся только до 6— 11%, в зависимости от температуры. При более высоких концентрациях алюминия образуется хрупкая а,-фаза, вследствие чего содержание алюминия в титановых сплавах обычно ограничивается 5—6%.

При концентрациях 35—44% алюминия существует чистая фаза ч, имеющая строение химического соединения TiAl. Эта фаза рассматривается [13] как возможная основа высокотемпера­ турных титановых сплавов будущего, при этом отмечается, что сплав с 36% алюминия при 950°С имеет 100-часовой предел дли­

тельной ПРОЧНОСТИ ОКОЛО 7 KZjMM1.

Сплавы титана с углеродом исследовались до концентрации 20%, при которой образуется карбид титана TiC. Часть соответ-

24

меняются для изготовления листовых полуфабрикатов и различ­ ных профилей, подвергаемых сварке. Эти сплавы обеспечивают получение сварных швов с достаточной пластичностью.

Сплавы со структурой о 4- {3 или с другой двухфазной струк­

турой предназначаются для обычных изделий, не подвергаемых сварке. Эти сплавы могут упрочняться термической обработкой.

( Сплавы со структурой [3 могут быть упрочнены при помощи дисперсионного твердения за счет выделения субмикроскопиче­ ских частиц второй фазы.

При компоновке современных титановых сплавов применяют та­ кие легирующие элементы, которые обеспечивают получение требуе­ мой структуры, высокого комплекса свойств и необходимой стабиль­ ности сплава при эксплуатации. При этом в соответствии с развивае­ мой профессором И. И. Корниловым [6] теорией в сплавы вводятся один или несколько элементов, растворяющихся в твердом растворе и повышающих его прочность как при обычных, так и при высоких температурах.

25

Технический титан и титаноШе сплавы изготовляются из губки марок ТГО, ТГ1 и ТГ2, различаемых по содержанию примесей: чем больше номер, тем выше содержание примесей. Сплавы марок ВТ получаются, как правило, дуговой плавкой в охлаждаемых водой медных изложницах в атмосфере аргона или в вакууме. Сплавы ма­ рок ИМИ изготовляются методом порошковой .металлургии. Способ индукционной плавки в графитовых тиглях в настоящее время почти не применяется, так как дает значительное .насыщение сплава угле­ родом. Именно по этой причине был снят с производства получен­ ный в свое время индукционной плавкой сплав марки ВТ2, имевший вследствие высокого содержания углерода очень низкое сопротивле­ ние удару.

Таким образом, основными способами производства титановых сплавов в настоящее время являются дуговая плавка и метод по­ рошковой металлургии. При помощи их получают не только уже упомянутые сплавы, но и сплавы марок ОТ и Т.

В таблице 4 по литературным источникам [7, 8, 9] приведены со­ ставы некоторых марок титановых сплавов отечественного производ­ ства.

Любопытно отметить, что все сплавы, приведенные в таблице 4, содержат в качестве легирующей добавки то или иное количество алюминия. Этот элемент является прекрасным упрочнителем титана, обеспечивающим повышение прочности без существенного снижения пластичности и вязкости. Он значительно повышает сопротивление ползучести. В одном из последних исследований [15] было показано,

26

что для повышения теплопрочности при сохранении достаточной тех­ нологической пластичности и свариваемости в сплавы титана с алю­ минием целесообразно вводить p-стабилизаторы (молибден, желе­ зо, хром й' марганец) в количествах, близких к их максимальной растворимости в а-титане.

Алюминий улучшает не только прочность при обычных и высо­ ких температурах, но и коррозионную стойкость титановых сплавов. Он снижает их взрывоопасность’). В статье И. И. Корнилова [10] отмечается, что с целью уменьшения опасности взрыва изготовлять детали для работы в азотной кислоте нужно не из титана, а из спла­

ва его е алюминием.

Известно [11], что повышение прочности без снижения пластично­ сти сплавов Ti—А1 имеет место только до 5% алюминия, а более высокая концентрация вызывает наряду с увеличением прочности резкое снижение пластичности. Объяснение этого явления, как отме­ чает С. Г. Глазунов, .можно дать, исходя из последних работ по диа­ грамме состояний сплавов титана с алюминием, в которых отме­ чается, что при 6— 11 % алюминия образуется хрупкая фаза «2 (см-

фиг. 23).

В сплавах титана с алюминием метастабильные фазы при терми­ ческой обработке не фиксируются, благодаря чему эти сплавы обла­ дают высокой стабильностью и не охрупчиваются при старении.

Добавка алюминия к титану приводит к снижению удельного ве­ са сплавов и не удорожает их.

Хром улучшает прочность и жаропрочность титановых сплавов и в этом отношении аналогичен алюминию. Кроме того, он сообщает титановым сплавам способность упрочняться при термической обра­ ботке. Однако сплавы титана с хромом не обладают термической стабильностью и охрупчиваются в процессе выдержки при повышен­ ных температурах. Это объясняется эвтектоидньгм распадом оста-

'"'точной Р -фазы, фиксирующейся при закалке.

Молибден оказывает благоприятное влияние на жаропрочность титана и сплавов его с алюминием. Отмечается [12], что он значи­ тельно повышает предел длительной прочности этих сплавов. Осо­ бенно большая роль принадлежит молибдену в повышении термиче­ ской стабильности титановых сплавов, содержащих хром.

Олово в дополнение к алюминию является эффективным упрочнителем «-раствора. Оно сохраняет пластичность сплава и терми­ ческую стабильность его. Поэтому сплав ВТ5-1 является хорошим материалом для изготовления листовых полуфабрикатов. В отличие от сплава ВТ5, легированного только алюминием, он обладает вы­ сокой жаропрочностью.

Еще более эффективным упрочнителем является ванадий. Он со­ общает сплавам способность к термической обработке.

]) О взрывоопасности титана см. в главе «Коррозионная стойкость титана и его сплавов».

27