Жаропрочные сплавы на основе интерметаллидов системы Ti-Al-Nb
Исследования
физико-механических свойств ИС Ti2AlNb
показали, что эта фаза имеет более
высокую температуру плавления, низкий
коэффициент термического расширения,
лучшую теплопроводность, большую
прочность, чем у сплавов супер-альфа-2.
При температурах 650-750°С темп снижения
модуля упругости значительно меньше,
чем у супер-альфа-2-сплавов, что
свидетельствует о его хороших жаропрочных
свойствах. Главными недостатками ИС
Ti2AlNb является повышенная плотность и
усложненность металлургического
производства вследствие большего
содержания тугоплавких легирующих
элементов. Свойства сплава указаны в
таблице 1.
Таблица 1. Физико-механические свойства интерметаллида Ti2AlNb
После проведенных исследований мы выяснили, что знание процессов структурообразования и кинетики протекающих превращений позволяет оптимизировать составы сплавов, прогнозировать температурные параметры изготовления полуфабрикатов и уровень их свойств. Апеллируя полученными знаниями при определенных условиях (в процессе отжига закаленных сплавов или при интенсивной деформации) можно добиться снижения степени дальнего порядка упорядоченных фаз, что позволит повысить пластические свойства интерметаллидного сплава на основе фазы Ti2AlNb.
Интерметаллидные титановые сплавы на основе фазы Ti2AlNb
Благодаря анализу свойств жаропрочных материалов на основе интерметаллидов системы Ti–Al мы отметили, что сплавы на основе интерметаллида Ti2AlNb (орто-сплавы) представляют интерес, как возможная замена жаропрочных титановых сплавов.
Отмечается, что основными преимуществами этих сплавов являются:
высокие упругие, прочностные и пластические характеристики;
низкий коэффициент термического расширения;
высокие характеристики МЦУ и МнЦУ;
меньшие значения СРТУ;
лучшие жаропрочные свойства при температурах (500-650)°С;
высокая жаростойкость
К сплавам на основе интерметаллида Ti2AlNb относятся: ВТИ-4, ВИТ1 (РФ), Ti-22-23 (США), Ti-22-20-3 (Китай), Ti-22-20-2 (Япония) и Ti-22-25-2-0,5 (Франция). Основа сплавов состоит из Ti–(20-25)Al–(20-27)Nb–Х(1-5)(ат.%), где Х – другие элементы: (V+Mo+Zr) (ВТИ-4, РФ), Ta (Китай), W (Япония), (Mo+Si) (Франция).
Высокая технологичность орто-сплавов и возможность изготовления тонких листов, ленты (фольги) допускает возможность изготовления на его основе новых перспективных жаропрочных материалов – композиционных материалов (КМ) с матрицей из орто-сплaва и (30-40) (об.%) волокон SiC. Предварительные результаты показывают, что по своим удельным механическим свойствам КМ будет превосходить в (1,5-2) раза свойства титановых сплавов и стали до температур 700°С, обеспечивая повышенную усталость, жаропрочность и надежность конструкции.
Но на сегодняшний день основными препятствиями для производства КМ являются: образование химического взаимодействия между матрицей и волокном и несоответствие коэффициентов термического расширения (КТР) между ними, что вызывает образование остаточных растягивающих напряжений.
Вывод
После изучения данных материалов, я сделал вывод, что интерметаллические сплавы на основе титана и алюминия нуждаются в более глубоких исследованиях от которых зависит эффективность и конкурентоспособность отечественного производства в области двигателе -, самолето-, и ракетостроения .
В данной работе на примере сплавов на основе Ti-Al были рассмотрены следующие пункты:
Жаропрочные сплавы на основе интерметаллидов системы
Ti–Al, их классификация
Жаропрочные сплавы на основе интерметаллидов системы
Ti-Al-Nb и их физические и химические свойства
Интерметаллидные титановые сплавы на основе фазы
Ti2AlNb, их характеристики