Титановые сплавы и их свойства

Титановые сплавы и их свойства [c.58]

Технологическое изучение существующих и вновь создаваемых титановых сплавов, изыскание новых технологических путей улучшения их эксплуатационных свойств для более полного использования большой гаммы положительных характеристик этих новых конструкционных материалов будет продолжаться и расширяться. Это вызывается все возрастающим производством титановых сплавов и их применением в различных отраслях промышленности. [c.106]

Химический состав важнейших титановых сплавов и их физико-механические свойства приведены в табл. 1 и 2. [c.5]

Электронно-лучевой сваркой изготовляют детали из тугоплавких химически активных металлов и их сплавов (вольфрамовых, танталовых, ниобиевых, циркониевых, молибденовых и т. п.), а также из алюминиевых и титановых сплавов и высоколегированных сталей. Металлы и сплавы можно сваривать в однородных и разнородных сочетаниях, со значительной разностью толщин, температур плавления и других теплофизических свойств. Минимальная толщина свариваемых заготовок составляет 0,02 мм, максимальная — до 100 мм. [c.204]

Наиболее распространенные трехслойные конструкции, состоящие из двух тонких листов достаточно прочного материала (несущие слои или обшивки) и сравнительно толстого слоя легкого, но малопрочного заполнителя (пенопласт), выгодно отличаются от однослойных (того же веса) значительно большим моментом инерции (по сечению). Это обстоятельство, в свою очередь, определяет их высокую поперечную жесткость, обеспечивающую сохранность геометрических форм при значительных нагрузках и сопротивляемость усталостным напряжениям, а также высокие критические напряжения деформации сжатия, обусловливающие выигрыш в весе, особенно при использовании в качестве обшивок высокопрочных металлов (сталь, титановые сплавы и т. п.). Кроме того, применение в качестве легких заполнителей пенопластов, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами, может обеспечивать требуемую жесткость и монолитность трехслойных конструкций в условиях кратковременного нестационарного нагрева. [c.155]

О влиянии структуры титановых сплавов на их демпфирующие свойства можно судить по диаграмме (рис. 126), которая построена для нормальной и максимальной рабочих температур. При нормальной температуре величина декремента колебаний для всех титановых сплавов, имеющих различные структуры, практически одинакова и составляет 0,07%. [c.270]

Нейтральные элементы Sn, Zr, Hf, Th мало влияют на температуру полиморфного превращения (рис. 14.5, г). Легирование титановых сплавов этими элементами не меняет их фазового состава. Нейтральные элементы влияют на свойства титановых сплавов благодаря изменению свойств а- и /3-фаз, в которых они растворяются. Наибольшее практическое значение имеют Sn и Zr первый повышает прочность титановых сплавов при 20 - 25°С и высоких температурах без заметного снижения пластичности, второй увеличивает предел ползучести. [c.413]

Сопротивляемость титановых сплавов гидроэрозии изучена пока недостаточно. Опубликованные данные по этому вопросу еще не позволяют сделать практические выводы о целесообразности применения этих сплавов для работы в условиях гидроэрозии. Высокие механические, технологические и антикоррозионные свойства титановых сплавов ставят их в ряд лучших конструкционных материалов, поэтому дальнейшее всестороннее изучение их эрозионной стойкости является весьма актуальной задачей. [c.253]

При импульсном нагружении деформирование металла происходит с высокими скоростями. При этом вязкие свойства металла, характерные, например, для меди и титановых сплавов, и задержка текучести, присущая малоуглеродистым сталям, могут оказаться существенными с точки зрения их влияния на процесс пластического формообразования. Разрабатывавшиеся ранее методы расчета процессов формообразования с помощью электромагнитного поля не учитывали в должной мере этих явлений. В работе [3] описан метод расчета основных параметров процесса импульсного осесимметричного деформирования тонкостенной трубной заготовки, материал которой может обладать упруго-вязко-пластическими свойствами и пределом текучести, чувствительным к скорости нагружения. [c.42]

Электрохимические свойства титановых сплавов определяются преимущественно свойствами их главного компонента — титана. Равновесный электрохимический потенциал титана по отнощению к водородному электроду равен —1,63 В, что свидетельствует о его высокой термодинамической активности. Стационарные потенциалы титана в больщинстве водных сред намного положи-тельнее в морской воде при 25° С этот потенциал равен +0,09 В [177], что указывает на меньшую электрохимическую активность титана в данных условиях по сравнению с железом и на высокую стойкость его пассивного состояния. [c.50]

Сплавы титана широко применяют в авиационной и ракетной технике, в химической промышленности, цветной металлургии и других отраслях, где использование титановых сплавов определяется их ценными антикоррозионными свойствами. Так, титановые теплообменники, работающие в азотной кислоте, имеют скорость коррозии в 60 раз меньшую, чем аналогичные теплообменники пз нержавеющей стали. Из титана изготавливают оборудование для хлорной промышленности, гребные винты и т. п. [c.149]

Влияние фазового и структурного состава титановых сплавов на их коррозионные свойства исследовалось в ряде работ [524—526], причем изучались как опытные, так и промышленные сплавы титана. Сплавы Ti—15% Мо резко различаются по скорости коррозии в активном состоянии в зависимости от фазового состава. Лучшей стойкостью обладал сплав с -струк-турой, худшей —с -Ьа-структурой -сплав, содержащий и-фазу, занимает промежуточное положение. Это подтверждают рис. 6.1, а также приведенные ниже результаты коррозионных [c.203]

Путем введения стабилизирующих добавок и термической обработки можно получать желаемую структуру титановых сплавов, обеспечивающую необходимые свойства в службе изделий из этих сплавов. Для метастабильных структур могут быть подобраны температурные области устойчивости их в соответствии с температурами, в которых должен работать сплав. [c.94]

Титан и его сплавы за последние годы получили широкое применение в ряде отраслей промышленности. Основными преимуществами титановых сплавов является их малый удельный вес, высокие механические свойства, хорошее сопротивление коррозии, высокая жаропрочность. [c.243]

Механические свойства кованых прутков из сплава ВТ5 как непосредственно после ковки, так и после отжига при 750 в течение 1 часа в основном находятся на одном уровне и во всех случаях превышают требования технических условий для этого сплава. По ударной же вязкости кованые прутки без термической обработки имеют даже лучшие показатели, чем после применения отжига. Таким образом, эти данные указывают на то, что дополнительная термическая обработка сплава ВТ5 в виде отжига при 750° в течение 1 часа не только не улучшает механических свойств, а по ударной вязкости (являющейся очень важной характеристикой для титановых сплавов) даже их ухудшает. [c.289]

Фазовое состояние и структура титановых сплавов определяют их механические и другие свойства, о чем свидетельствуют данные исследований при точении, фрезеровании и шлифовании [18]. Обрабатываемость сплавов зависит как от фазового состава, так и от формы, строения и распределения их структурных составляющих. Влияние фазового состава наиболее характерно выявляется при сравнении обрабатываемости сплавов с 0С-, (а-Ь Р), р-структурой (рис. 33). Наилучшей обраба- [c.69]

Как отмечалось ранее, температурный фактор является одним из решающих, от которого зависят качество поверхностного слоя и прочностные характеристики шлифуемых деталей. При шлифовании титановых сплавов вследствие их специфических свойств I температурный фактор приобретает особенно большое значение. Знание контактных температур в зоне резания помогает управлять процессом шлифования и формирования свойств шлифуемой детали. [c.71]

По некоторым данным, основное влияние на обрабатываемость титановых сплавов оказывает растворение в них кислорода и азота. Изменение содержания кислорода с 0,66% до 0,32% улучшило обрабатываемость титанового сплава в 3 раза. Примеси кислорода и азота, находящиеся в титановых сплавах, делают их хрупкими. После ковки и штамповки образуется корка, твердость которой превышает твердость исходного материала. Площадь контакта стружки с резцом при этом уменьшается. Характер износа резцов при точении такого металла меняется — вместо истирания по передней и задней поверхностям наблюдаются сколы режущей кромки и выработка порожка у лезвия. По данным ряда исследований, большое влияние на обрабатываемость титановых сплавов оказывали их низкая теплопроводность и высокие механические свойства. [c.108]

Такое развитие машин по их размерам, скоростям, температурам и давлениям требует создания новых машиностроительных материалов, новых методов их обработки, особенно термических процессов. За последние годы появились десятки новых материалов, например, жаропрочных сталей, титановых сплавов и др. Непрерывно пополняются сведения о свойствах ранее известных материалов. [c.536]

Все другие механические свойства в большей или меньшей степени структурно, чувствительны и анизотропны. Резкая анизотропия упругих и других механических характеристик присуща многим неметаллическим материалам, что определяется их ориентированным строением. Некоторая анизотропия свойственна и большинству металлических материалов. Уровень прочности, пластичности, выносливости и характеристик разрушения обычно в продольном направлении относительно оси деформации полуфабриката выше, чем в поперечном. Однако для некоторых, например титановых, сплавов характерна обратная анизотропия. Наблюдается значительная разница в пределах текучести при растяжении и сжатии у большинства магниевых деформируемых сплавов [c.46]

Важной задачей является правильный выбор способа сварки в соответствии с назначением, формой и размерами конструкций. Назначение способа сварки в значительной степени определяется свариваемостью, особенно при соединении разнородных материалов, конструктивным оформлением сварных соединений, степенью их ответственности и производительностью процесса. Необходимо также учитывать тип соединений, присадочный материал, приемы и обеспечение удобства выполнения сборочно-сварочных соединений. Эти условия предопределяют механические свойства соединений и допускаемые напряжения, необходимые для прочностных расчетов конструкций. Так, для сварки длинных швов встык более технологично применение дуговой автоматической сварки. Толстостенные элементы соединяют электрошлаковой сваркой. Для сварки внахлест тонколистовых материалов рационально применение контактной сварки. Некоторые виды свариваемых материалов (алюминиевые и титановые сплавы, нержавеющие стали и т. п.) требуют надежной защиты зоны сварки от окисления, т. е. применения аргонно-дуговой, электронно-лучевой и диффузионной сварки. Необходимо также учитывать возможности механизации и автоматизации процесса выбранного способа сварки. [c.164]

За последние годы в СССР и за рубежом опубликован ряд работ по металловедению и технологии титановых сплавов, отражены современные подходы к проблеме их разрушения. Вопросы же циклической прочности и долговечности титановых сплавов с учетом влияния агрессивных сред освещены мало. Авторы попытались на основании собственных исследований и обобщения имеющихся отечественных и зарубежных материалов установить основные закономерности изменения свойств титановых сплавов при циклических нагружениях. Особое внимание при этом обращено на рассмотрение природы процессов накопления циклических повреждений в условиях агрессивных сред и на выявление факторов, отрицательно сказывающихся на надежности и эксплуатации при циклических нагрузках. [c.4]

Алмазы баллас (марки АСБ) и карбонадо (марки АСПК и АСПВ) получают синтезом из графита по технологии, аналогичной рассмотренной выше. Их основные свойства (твердость, износостойкость и теплопроводность) приближаются к свойствам природных алмазов, но теплостойкость низкая так, при 700 °С и выше балласы под малейшей нагрузкой превращаются в зеленоватый порошок. Алмазы баллас и карбонадо применяют для изготовления инструмента, используемого при точении стеклопластиков, пластмасс, твердых сплавов, высококремнистых алюминистых сплавов, цветных металлов, титановых сплавов и некоторых видов керамики (стойкость в 70- 100 раз выше стойкости твердосплавных материалов), буровых коронок, волок (алмазы баллас) и др. [c.147]

Освещены общие вопросы металловедения титпиа, некоторые теоретические предпосылки разработки жаропрочных титановых сплавов, пути повышения их жаропрочности н ресурса. Приведены физико-механические п эксплуатационные характеристики жаропрочных титановых сплавов и режимы их термической обработки. Описано влияние различных факторов на усталостную прочность и условий эксплуатации на комплекс свойств. Освещены технологические процессы сварки и обработки поверхности, а также области применения жаропрочных титановых сплавов. [c.4]

Влияние фазового состава титановых сплавов на их антифрикционные свойства при трении со смазочным материалом изучал М. Г. Фрейдлин. Процесс наводороживания титановых сплавов происходит не только при трении, но и при фрезеровании, если обработку производят во влажной среде. С увеличением относительной влажности растет содержание водорода при повышении влажности с 55 до 94 % содержание водорода увеличивается в 10 раз. Когда титановые образцы обрабатывают с охлаждением 5 %-ным раствором эмульсии ЭТ-2, количество водорода в образцах увеличивается также в 10 раз. Выделение водорода из воды при взаимодействии с титаном описывается схемой Ti + 4Н2О —>-Ti(OH)4 + 2Н2. Для уменьшения наводороживания при резании титановых сплавов на повышенных скоростях (30. .. 35 м/мин) необходимо, чтобы относительная влажность воздуха не превышала 60 %, при этом как от- [c.148]

Жаропрочные сплавы относятся к системе Ti - А1, их структура состоит из а2- и 7-фазы (Т1зА1 и TiAl соответственно) (см. рис. 14.7). При малой плотности (3,5 т/м ) они по жаропрочности превосходят все титановые сплавы и многие жаропрочные стали, приближаясь по свойствам к сплавам на основе никеля. [c.425]

Электрохимическая обработка титановых сплавов ухудшает их усталостные свойства [252, 254, 255]. Предел усталости на базе 2-10 циклов для сплава ВТ8 после электрохимической обработки составляет 31 — 34 кгс/мм , что на 19 кгс/мм ниже, чем в исходном со-стоятп (после механической обработки). Значительное снижение предела усталости в результате электрохимической обработки обусловлено двумя основными факторами снятием наклепа и растравливанием поверхности по границам зерен. [c.239]

Легирование титановых сплавов оловом и ванадием ограничено в связи с дефицитностью и дороговизной этих металлов. В то же время недифицитный и дешевый марганец является эффективным упрочнителем титановых сплавов и не снижает их пластичность и технологичность. Стабильность титановых сплавов в процессе эксплуатации повышает медь. Исследования показали, что введение в титановые сплавы бора, кальция, а также циркония с бором приводит к измельчению зерна Р-фазы, а следовательно, к улучшению технологических и механических свойств сплавов. [c.19]

Наибольшее внимание привлекают алюминиевые сплавы, армированные волокнами из бора, углерода, нержавеющей стали и бериллия титановые сплавы, армированные волокнами молибдена и бериллия, и никелевые сплавы, армированные волокнами вольфрама, молибдена и их сплавов. Данные о прочности некоторых волокон и армированных материалов приведены в табл. 156 и 157. Такие материалы наиболее перспективны для деталей, работающих в условиях, близких к одноосному растяжению, например лопаток турбин я компрессоров. Максимальные рабочие температуры этих материалов близки к температуре плавления матрицы. На рис. 465 в качестве примера показаны температурные зависимости прочности для алюминия, армированного стеклянными и кварцевыми волокнами. Для сравнения на графике приведены свойства дисперсноупроч ненного алюминия и алюминиевого сплава. На рис. 466 показана макро- и микроструктура прутка из сплава нихром, армированного волокнами вольфрама (50%). [c.640]

Сплавы на основе титана. Физико-механические свойства и коррозионная стойкость технических марок титана м.огут бь[ть в значнтслы10Й степени повышены легированием их другими более стойкими элементами. Для изготовления титановых сплавов в качестве добавок берут элементы, образующие с титаном непрерывные или ограниченные твердые растворы двух-, трех- или многокомпонентных однофазных систем. Некоторые и.з этих сплавов обладают пределом текучести, достигающим 1000 Мн/лХ [c.285]

Наиболее важным является алюминий, вводимый в большинство титановых сплавов он увеличивает прочность и жаропрочность титановых сплавов (рис. 35), а также их сопротивление окислению при высоких тем- пературах. Кроме того, титановые сплавы, содержащие алюминий, ха- 1)qq рактеризуются высокой термической стабильностью, т. е. мало снижают свои механические свойства no wie длительной выдержки при высоких температурах это связано со свойствами а-фазы, стабилизированной добавкой алюминия. [c.81]

Титан и его сплавы обладают исключительной совокупностью физико-химических свойств, которые выгодно выделяют их из остальных цветных сплавов. Основные преимущества титановых сплавов - сравнительно малая плотность (4,5 г/см ), высокие механические свойства в интервале температур от криогенных (-250°С) до умеренно высоких (600°С) и хорошая коррозионная стойкость в большинстве агрессивных сред. Эти сплавы в основном нехладноломкие. [c.290]

Несмотря на все большее расширение применения алюминиевых сплавов для морских сооружений, все же остается актуальной проблема изыскания конструкционных материалов, физико-химические свойства которых отвечали бы требованиям, предъявляемым нефтегазопромысловым сооружениям при эксплуатации в открытом море. Наиболее перспективный материал для этой цели — титан. Исследования некоторых титановых сплавов в Черном море на различных глубинах (7, 27, 42, 80 м) показали высокую стойкость исследованных сплавов на всех глубинах, и их скорость коррозии не превышала 0,01 г/(м2. ч), в то время как нержавеющие стали типа 18-9 были подвержены питтингу глубиной 2,5 мм после экспозиции в течение 21 мес. С увеличением глубины погружения образцов коррозионная стойкость повьииалась, что объясняется понижением температуры и более низкой концентрацией кислорода. Титан обладает очень высокой стойкостью не только в обычных морских средах, но также в загрязненных водах, в морской воде, содержащей хлор, аммиак, сероводород, двуокись углерода, в горячей морской воде. Титан выдерживает очень высокие скорости потока морской воды После 30-суточных испытаний при скорости потока 36,Ь м, с были чены следующие результаты [c.25]

Титан обладает тремя основными преимуш,ествами по сравнению с другими техническими металлами малым удельным весом (4,5 Г1см ), высокими механическими свойствами (предел прочности 50—60 кГ1мм у технического титана и 80—140 кГ/мм у сплавов на его основе) и отличной коррозионной стойкостью, подобной стойкости нержавеющей стали, а в некоторых средах и выше. Сочетание малого удельного веса с высокой прочностью, обеспечивающее наибольшую удельную прочность (т. е. прочность на единицу веса), делает титан особенно перспективным материалом для авиационной промышленности, а коррозионная стойкость — в судостроении и в химической промышленности. Для современной высокоскоростной авиации особенно ценным свойством титановых сплавов является также их высокая жаропрочность сравнительно с алюминиевыми и магниевыми сплавами. Титановые сплавы по абсолютной и тем более по удельной прочности превосходят магниевые, алюминиевые сплавы и легированные стали в довольно широком температурном интервале. [c.356]

Во избежание явлений коррозионного растрескивания в водньрх растворах галогенидов следует, во-первых, правильно выбирать марку сплава и его конечную термическую обработку (см. выше). Во-вторых, для повышения стойкости титановых сплавов к коррозии и коррозионному растрескиванию в хлорсодержащих растворах следует применять специализированные легирующие добавки — палладий и др. [39 40, с. 127 — 130]. Добавка палладия в титановые сплавы практически не изменяет их механические свойства, но сильно смещает электродный потенциал в область пассивации. Это происходит вследствие того, что из-за низкой растворимости палладий в титане находится в виде соединений Т( —Рс1. При растворении соединений выделяющийся металлический палладий осаждается на ювенильной поверхности и пассивирует ее. Исследования [c.41]

Склонность титановых сплавов к горячесолевому растрескиванию обычно определяют двумя путями а) устанавливают длительность до разрушения (или пороговые напряжения при заданной базе длительности нагружения) напряженных при данной температуре образцов, покрытых тонким слоем соли, б) определяют механические свойства образцов при 20 С после их длительного (100 — 1000 ч) нагружения при повышенных (250 — 500 0 температурах. В первом случае наблюдается прямое коррозионное растрескивание, во втором— влияние солевой коррозии на пластичность и прочность. > [c.44]

Так как чувствительность титановых сплавов к коррозионной среде непосредственно связана с моментом разрушения защитной оксидной пленки, их малоцикловая долговечность зависит от уровня упругопластических деформаций в вершине надреза или трещины, а такжё от свойств защитной пленки. Чем больше степень деформации, тем сильнее повреждается защитная пленка и соответственно происходит-разблаго-раживание электрохимического потенциала. Исследования, выполненные Симондом и Эвансом, а также Н. Д.Томашовым, показали, что в области упругих напряжений не происходит заметного изменения электрохимического потенциала. Более того, возможно даже некоторое его смещение в область положительных значений при повышении уровня упругих напряжений. Последнее связывают с лучшей аэрацией поверхности вследствие интенсивного перемешивания раствора при знакопеременном нагружении. Однако как только циклические напряжения вызывают пластическую деформацию, достаточную для разрушения пленки, проис- [c.117]

Для определения работоспособности титановых сплавов при многоцикловом нагружении необходимо знать их усталостную прочность. При этом следует иметь в виду, что в литературе по усталостным свойствм титановых сплавов имеется много противоречивых сведений. Это, по-видимому, является результатом не только недостаточной изученности этих свойств, но и их своеобразием. Так, уже сейчас ясно, что точные данные по усталостному поведению титановых сплавов во многих случаях можно выяснить лишь на основании статистической обработки первичных данных, так как при усталостных испытаниях наблюдается повышенный разброс данных. Очень важен статистический подход при определении надежной работы крупных деталей машин при многоцикловом нагружении. Уникальное явление усталости титана —его чувствительность к состоянию поверхности. В частности, в последнее время выяснили, что при числе циклов до 10 трещины зарождаются в самом поверхностном слое, состояние которого полностью определяет уровень предела выносливости. При числе нагружений более 10 разрушение носит подповерхностный (подкорковый) характер, хотя типичное усталостное разрушение наблюдается при числе циклов нагружения по крайней мере до 10 ° [91]. Пренебрежение к финишным поверхностным обработкам титановых деталей, работающих на усталость, явилось причиной снижения их долговечности на начальном этапе внедрения титана в технике. [c.137]

Метод и технология финишной обработки. Влияние на усталостную прочность титановых сплавов технологии поверхностной обработки на конечных стадиях изготовления деталей или образцов— важнейший фактор формирования уровня усталостных свойств. Дело в том, что для титановых сплавРв характерно специфическое сочетание некоторых физико-химИческих и механических свойств, которые усложняют их [c.177]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...