Akademik

Титановые сплавы

Титановые сплавы: В промышленных масштабах лёгкие Т. с. начали применять в авиастроении в 50-х гг. Эти сплавы обладают высокой прочностью в широком интервале температур — от криогенных (—250(°)С) до умеренно высоких (300—600(°)С) — и отличной коррозионной стойкостью.
Т. с. получают путём легирования титана следующими элементами (в скобках указана максимальная для промышленных сплавов массовая концентрация легирующей добавки, %): алюминием (8), ванадием (16), молибденом (30), марганцем (8), оловом (13), цирконием (10), хромом (10), медью (3), железом (5), вольфрамом (5), кремнием (0,5), реже ниобием (25), танталом (5); как микродобавки применяются палладий (0,2) — для повышения коррозионной стойкости и бор (0,01) — для измельчения зерна. Легирующие добавки имеют различную растворимость в (α)- и (β)-титане и изменяют температуру (α↔β) превращения. Большинство добавок (кроме алюминия, олова и циркония) понижают температуру аллотропического превращения титана, расширяют область существования (β)-модификации. Алюминий повышает температуру превращения, расширяет область существования (α)-модификации. Олово и цирконий мало влияют на эту температуру и называются нейтральными упрочнителями.
В зависимости от характера легирования Т. с. могут иметь структуру (α)-титана, (β)-титана или, чаще всего, являются двухфазными с различным соотношением (α)- и (β)-фаз. Это соотношение может изменяться в зависимости от термической обработки, обеспечивающей двухфазным сплавам очень высокие прочностные характеристики. (α)-сплавы хорошо свариваются, но не упрочняются термической обработкой. (β)-сплавы имеют высокую технологическую пластичность и выдерживают значительную деформацию при комнатной температуре (что особенно важно для изготовления деталей из листового материала), хорошо свариваются. Недостатки их — повышенная плотность из-за высокого содержания тяжёлых легирующих добавок (до 25%) и сравнительно невысокая жаропрочность. Двухфазные термически упрочняемые Т. с. сочетают достоинства (α)- и (β)-сплавов, не имея их недостатков.
К сплавам на основе (α)-титана относятся ВТ5Л (для фасонного литья), ВТ5-1 (в основном для листов) и ВТ20 (для листов и поковок), а также листовые сплавы ОТ4-0, ОТ4-1 и ОТ4. Близок к (α)-сплавам универсальный сплав ВТ6, из которого изготовляются все виды полуфабрикатов. Сплав ВТ6 содержит некоторое количество (β)-модификации, и поэтому его прочность можно повысить на 15—20% путём термической обработки. К сплавам на основе (α)-титана относится и наиболее жаропрочный сплав ВТ16 (предел прочности 950—1150 МПа), применяемый для изготовления штамповкой деталей компрессоров ГТД. Из двухфазных сплавов наибольшее распространение имеют жаропрочные сплавы ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ25 и высокопрочные термически упрочняемые сплавы ВТ22, ВТ23 (для крупных нагруженных штампованных изделий, а сплав ВТ23 и для высокопрочных листов), ВТ 14.
Из сплавов на основе (β)-титана следует отметить листовой высокопрочный сплав ВТ15 и сплав ВТ30 с высокой технологической пластичностью, применяемый для крепежа и некоторых листовых деталей.