DE60003802T2 - Titanbasislegierung - Google Patents

Description

Anwendungsbereich der Erfindung
• Die Erfindung betrifft die Metallurgie und insbesondere Legierungen auf Titanbasis für die Herstellung von Stangen, Befestigungselementen und anderen Teilen für die Luftfahrttechnik.
Stand der Technik
• Eine Legierung auf Titanbasis mit der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent ist bekannt: Aluminium 2-6; Molybdän 6-9; Vanadium 1-3; Chrom 0,5-2,0; Eisen 0-1,5; Rest Titan (Erfinderschein der UdSSR Nr. 180351, C22C 14/00, 1966).
• Die obige Legierung wurde für die Herstellung von Schmiede- und Stanzteilen für hochbeanspruchte tragende Bauteile vorgeschlagen. Ein erheblicher Nachteil dieser Legierung ist ihre Neigung, Einschlüsse mit hohem Schmelzpunkt während des Prozesses des Blockgießens aufgrund des hohen Anteils solcher Elemente mit hohem Schmelzpunkt wie Molybdän (> 6%) zu bilden. Das Auftreten solcher Einschlüsse in hoch beanspruchten Bauelementen führt im Betrieb zur Zerstörung dieser Teile.
• Der Vorgeschlagenen Legierung kommt hinsichtlich ihres technischen Kerns eine Legierung auf Titanbasis mit der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent am nächsten: Aluminium 4,0-6,3; Vanadium 4,0-5,0; Molybdän 1,5-2,5; Chrom 0,8-1,4; Eisen 0,4-0,8; Zirkonium 0,01-0,08; Kohlenstoff 0,01-0,25; Sauerstoff 0,03-0,25; Rest Titan (Erfinderschein der UdSSR Nr. 555161, C22C 14/00, 1977).
• Diese Legierung besitzt die Eigenschaften hoher Festigkeit, hat ein hohes Maß an Umformbarkeit, lässt sich gut zu Stangen und Blech walzen, kann gut geschweißt werden und zeigt keine Neigung zur Bildung von Einschlüssen mit hohem Schmelzpunkt. Von den Nachteilen dieser Legierung sollte genannt werden, dass Kaltstanzen wegen des unzureichenden Kennwertes der technologischen Umformbarkeit im gehärteten Zustand als Maß für das Kaltstauchen (< 60%) unmöglich ist.
• Außerdem kann bei dieser Legierung durch die Wärmebehandlung nur bei kleinen Querschnitten bis zu 25 mm eine hohe Festigkeit (&sigma;B &ge; 1400 MPa) erreicht werden.
Offenbarung der Erfindung
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Kaltumformbarkeit der Legierung (Stauchmaß &ge; 75%) und die Verwirklichung der Möglichkeit, durch Wärmebehandlung eine hohe Festigkeit (&sigma;B &ge; 1400 MPa) zu erzielen.
• Die Lösung des Problems wird durch eine Legierung auf Titanbasis sichergestellt, die Aluminium, Vanadium, Molybdän, Chrom, Eisen, Zirkonium, Kohlenstoff, Sauerstoff enthält, wobei gemäß der Erfindung die Bestandteile in Gewichtsprozent folgende Anteile haben:
• Aluminium 2,2-3,8
• Vanadium 4,5-5,9
• Molybdän 4,5-5,9
• Chrom 2,0-3,6
• Eisen 0,2-0,8
• Zirkonium 0,01-0,08
• Kohlenstoff 0,01-0,25
• Sauerstoff 0,03-0,25
• Titan Rest
• Die Einregelung des Aluminium- und Chromanteils in der beanspruchten Legierungszusammensetzung stellt ein hohes Vermögen der Legierung für die Umformung im kalten Zustand (sie lässt sich leicht zu Stangen walzen), das Fehlen der Tendenz, Einschlüsse mit hohem Schmelzpunkt zu bilden und die Möglichkeit, die Festigkeit der Legierung durch thermische Verfahren unter Erzielung eines hinreichenden Festigkeitsniveaus und guter Umformungseigenschaften zu erhöhen, bereit.
• Sind die Aluminium- und Chromanteile geringer als die Mindestwerte des beanspruchten Bereichs, nimmt die Festigkeit der Legierung nach der Wärmebehandlung ab (&sigma;B < 1400 MPa), d. h. das gestellte Ziel wird nicht erreicht.
• Sind die Aluminium- und Chromanteile höher als die Maximalwerte des beanspruchten Bereichs, nimmt die Umformbarkeit der Legierung (&delta; < 8%, &psi; < 40%) bei einem hohen Festigkeitswert (&sigma;B < 1400 MPa) ab.
Ausführungsformen der Erfindung
• Zur Untersuchung der Eigenschaften der Legierung wurde Blöcke der beanspruchten Zusammensetzung (in Gewichtsprozent) im Vakuumofen durch das Doppelumschmelzverfahren erschmolzen:
• Aus jedem Block wurden Stangen mit 50 mm Durchmesser hergestellt. Die Stangen wurden in einer Wärmebehandlung auf eine hohe Festigkeit gebracht. Die mechanischen Eigenschaften der Stangen sind in der Tabelle aufgeführt. Tabelle
• Die Testergebnisse zeigen, dass Produkte (Stangen mit 50 mm Durchmesser) aus der beanspruchten Legierung auf Titanbasis eine hohe technologische Umformbarkeit im gehärteten Zustand besitzen und gleichzeitig ein hohes Maß beim Kaltstauchen 80% zusammen mit hohen Festigkeitswerten nach dem Altern erzielen.
Kommerzielle Nutzbarkeit
• Die beanspruchte Legierung auf Titanbasis ist zur Herstellung von Teilen z. B. Halterungen für die Luftfahrttechnik vorgesehen.

Claims (1)

1. Legierung auf Titanbasis, die Aluminium, Vanadium, Molybdän, Chrom, Eisen, Zirkonium, Kohlenstoff und Sauerstoff enthält, wobei das kennzeichnende Merkmal darin besteht, dass die Legierung folgende Bestandteile in Gewichtsprozent aufweist:

   Aluminium 2,2-3,8

   Vanadium 4,5-5,9

   Molybdän 4,5-5,9

   Chrom 2,0-3,6

   Eisen 0,2-0,8

   Zirkonium 0,01-0,08

   Kohlenstoff 0,01-0,25

   Sauerstoff 0,03-0,25

   Titan Rest