Свойства сплавов на основе алюминидов титана γ-TiAl/α₂-Ti₃Al при комплексном легировании

Abstract

Представлены результаты изучения влияния комплексного легирования Nb (3...4 %), Mo, Cr, Zr (до 2 %), B, Y (до 0,2 %) на механические свойства литых интерметаллидных γ-TiAl/α₂-Ti₃Al сплавов, содержащих от 44,0 до 48,5 % Al, полученных способом вакуумно-дугового переплава. Определены механические свойства при испытаниях на изгиб, одноосные растяжение и сжатие. Измерены твердость по Виккерсу и длительная горячая твердость (жаропрочность). Испытания проводили в температурном интервале 20...800 °С. Показано, что оптимальные свойства при растяжении при 20 и 700 °С демонстрирует литой сплав Ti–47Al–5,5(Nb, Cr, Mo): модуль упругости составляет примерно 170 и 126 ГПа, предел прочности — 770 и 644 МПа, пластичность — 0,15 и 0,65 % соответственно. Трещиностойкость этого сплава составляет приблизительно 22,4 МПа∙м¹/², длительная горячая твердость при 700 °С — 2,0 ГПа, что вдвое превышает значение твердости высокотемпературных титановых сплавов.

Представлено результати вивчення впливу комплексного легування Nb (3…4 %), Mo, Cr, Zr (до 2 %), B, Y (до 0,2 %) на механічні властивості литих інтерметалідних γ-TiAl/α₂-Ti₃Al сплавів з вмістом Al від 44,0 до 48,5 %, отриманих способом вакуумно-дугового переплаву. Визначено механічні властивості в випробуваннях на згин, одновісні стиснення і розтягування. Вимірювані твердість по Віккерсу і довготривала гаряча твердість (жароміцність). Випробування проводили в температурному інтервалі 20…800 °С. Показано, що оптимальні властивості при розтягуванні при 20 і 700 °С демонструє литий сплав Ti–47Al–5,5 (Nb, Cr, Mo): модуль пружності становить майже 170 і 126 ГПа, границя міцності — 770 і 644 МПа, пластичність — 0,15 і 0,65 % відповідно. Тріщиностійкість цього сплаву складає приблизно 22,4 МПа∙м¹/², довготривала гаряча твердість при 700 °С — майже 2,0 ГПа, що практично вдвічі перевершує значення твердості високотемпературних титанових сплавів.

Presented are the results of study of effect of a complex alloying by Nb (3...4 %), Mo, Cr, Zr (up to 2 %), B, Y (up to 0.2 %) on mechanical properties of cast intermetallic γ-TiAl/α₂-Ti₃Al alloys, containing from 44.0 up to 48.5 % Al, produced by the method of vacuum arc remelting. The mechanical properties were determined at bending, uniaxial tension and compression tests. Vickers hardness and long-time hot hardness (high-temperature strength) were measured. The tests were carried out within the temperature interval of 20...800 °С. It was shown that the optimum properties during tension at 20 and 700 °С were demonstrated by the cast alloy Ti–47Al–5.5 (Nb, Cr, Mo); coefficient of elasticity was approximately 170 and 126 GPa, tensile strength was 770 and 644 MPa, ductility was 0.15 and 0.65 %, respectively. Crack resistance of this alloy is approximately 22.4 MPa∙m¹/², long-time hot hardness at 700 °С is 2.0 GPa, that twice increases the value of hardness of high-temperature titanium alloys.