Содержание

Содержание - 1 -

Титан и его модификации. - 2 -

Структуры титановых сплавов. - 2 -

Особенности титановых сплавов. - 3 -

Влияние примесей на титановые сплавы. - 4 -

Основные диаграммы состояния. - 5 -

Пути повышения жаропрочности и ресурса. - 7 -

Повышение чистоты сплавов. - 8 -

Получение оптимальной микроструктуры. - 8 -

Повышение прочностных свойств термической обработкой. - 8 -

Выбор рационального легирования. - 10 -

Стабилизирующий отжиг. - 10 -

Используемая литература. - 12 -

Титан и его модификации.

Титан является переходным металлом и имеет недостроенную d-оболочку.
Он находится в четвертой группе Периодической таблицы Менделеева, имеет атомный номер 22, атомную массу 47,90 (изотопы: 46 - 7,95%; 48 - 73,45%; 49
- 5,50% и 50 - 5,35%). Титан имеет две аллотропические модификации: низкотемпературную ?-модификацию, имеющую гексагональную атомную ячейку с периодами а=2,9503±0,0003 ? и с=4,6830±0,0005 ? и соотношением с/а=1,5873±0,0007 ? и высокотемпературную ? - модификацию с объемно центрированной кубической ячейкой и периодом а=3,283±0,003 ?. Температура плавления титана, полученного методом иодидного рафинирования, равна
1665±5°С.

Структуры титановых сплавов.

Титан подобно железу является полиморфным металлом и имеет фазовое превращение при температуре 882°С. Ниже этой температуры устойчива гексагональная плотноупакованная кристаллическая решетка ?-титана, а выше – объемно центрированная кубическая (о. ц. к.) решетка ?-титана.

Титан упрочняется легированием ?- и ?-стабилизирующими элементами, а также термической обработкой двухфазных (?+?)-сплавов. К элементам, стабилизирующим ?-фазу титана, относятся алюминий, в меньшей степени олово и цирконий. ?-стабилизаторы упрочняют титан, образуя твердый раствор с ?- модификацией титана.

За последние годы было установлено, что, кроме алюминия, существуют и другие металлы, стабилизирующие ?-модификацию титана, которые могут представлять интерес в качестве легирующих добавок к промышленным титановым сплавам. К таким металлам относятся галлий, индий, сурьма, висмут. Особый интерес представляет галлий для жаропрочных титановых сплавов благодаря высокой растворимости в ? - титане. Как известно повышение жаропрочности сплавов системы Ti – Al ограничено пределом 7 – 8% вследствие образования хрупкой фазы. Добавкой галлия можно дополнительно повысить жаропрочность предельнолегированных алюминием сплавов без образования ?2-фазы.

Алюминий практически применяется почти во всех промышленных сплавах, так как является наиболее эффективным упрочнителем, улучшая прочностные и жаропрочные свойства титана. В последнее время наряду с алюминием в качестве легирующих элементов применяют цирконий и олово.

Цирконий положительно влияет на свойства сплавов при повышенных температурах, образует с титаном непрерывный ряд твердых растворов на основе ? – титана и не участвует в упорядочении твердого раствора.

Олово, особенно в сочетании с алюминием и цирконием, повышает жаропрочные свойства сплавов, но в отличие от циркония образует в сплаве упорядоченную фазу [pic].

Преимущество титановых сплавов с ?-структурой – в высокой термической стабильности, хорошей свариваемости и высоком сопротивлении окислению.
Однако сплавы типа ? чувствительны к водородной хрупкости ( вследствие малой растворимости водорода в ?-титане) и не поддаются упрочнению термической обработкой. Высокая прочность, полученная за счет легирования, сопровождается низкой технологической пластичностью этих сплавов, что вызывает ряд трудностей в промышленном производстве.

Для повышения прочности, жаропрочности и технологической пластичности титановых сплавов типа ? в качестве легирующих элементов наряду с ?- стабилизаторами применяются элементы, стабилизирующие ?-фазу.