ES2202086T3 - Aleacion a base de titanio. - Google Patents

Abstract

Aleación a base de titanio que contiene aluminio, vanadio, molibdeno, cromo, hierro, zirconio, carbono y oxígeno, caracterizada porque los componentes de la aleación están contenidos en la siguiente proporción, % en masa: Aluminio 2, 2-3, 8; Vanadio 4, 5-5, 9; Molibdeno 4, 5-5, 9; Cromo 2, 0-3, 6; Hierro 0, 2-0, 8; Zirconio 0, 01-0, 08; Carbono 0, 01-0, 25; Oxígeno 0, 03-0, 25 y Titanio el resto.

Description

Aleación a base de titanio.

Campo de la invención

La invención se refiere a la metalurgia y, más particularmente, a aleaciones a base de titanio destinadas a la producción de barras, piezas de sujeción y otras piezas de ingeniería aeronáutica.

Estado de la técnica anterior

Se conoce la aleación a base de titanio de la siguiente composición, % en peso: aluminio, 2 a 6; molibdeno, 6 a 9; vanadio, 1 a 3; cromo, 0,5 a 2,0; hierro, 0 a 1,5; siendo titanio el resto (certificado de inventor de la USSR nº 180351, C22C 14/00, 1966).

La citada aleación anterior se sugirió para la producción de piezas forjadas y estampadas aplicables a piezas estructurales sometidas a elevadas tensiones. La desventaja significativa de dicha aleación es su tendencia a la formación de inclusiones de alto punto de fusión en el proceso de colada de lingotes debido al alto contenido de dicho elemento de alto punto de fusión como molibdeno (>6%). La aparición de tales inclusiones en elementos sometidos a elevadas tensiones conduce a la destrucción de estas piezas en funcionamiento.

La más parecida a la aleación propuesta en términos de su esencia técnica es una aleación a base de titanio de la siguiente composición, % en peso: aluminio, 4,0 a 6,3; vanadio, 4,0 a 5,0; molibdeno, 1,5 a 2,5; cromo, 0,8 a 1,4; hierro, 0,4 a 0,8; zirconio, 0,01 a 0,08; carbono, 0,01 a 0,25; oxígeno, 0,03 a 0,25; siendo titanio el resto (certificado de inventor de la USSR nº 555161, C22C 14/00, 1977).

Esta aleación posee características de alta resistencia, buen nivel de plasticidad, puede laminarse fácilmente en forma de barras y hojas, se suelda bien y no muestra tendencia a formar inclusiones de alto punto de fusión. Entre los inconvenientes de esta aleación cabe destacar la imposibilidad del estampado de su volumen en frío debido a un nivel insuficiente de dicho indicador de plasticidad tecnológica en estado endurecido ya que se menciona el grado de recalcado en frío (<60%).

Además, en esta aleación en el proceso de refuerzo térmico se puede alcanzar un alto nivel de resistencia (\sigma_{B} \geq 1400 MPa) solo con pequeñas secciones transversales, de hasta 25 mm.

Descripción de la invención

Un objeto de la presente invención es aumentar la capacidad de la aleación para deformar su volumen en frío (grado de recalcado \geq 75%) y obtener la posibilidad de refuerzo térmico hasta un alto nivel de resistencia (\sigma_{B} \geq 1400 MPa).

La solución del problema se garantiza mediante una aleación a base de titanio que contiene aluminio, vanadio, molibdeno, cromo, hierro, zirconio, carbono, oxígeno, en la que, conforme a la invención, los componentes están contenidos en la siguiente proporción, % en masa:

Aluminio	2,2 - 3,8
Vanadio	4,5 - 5,9
Molibdeno	4,5 - 5,9
Cromo	2,0 - 3,6
Hierro	0,2 - 0,8
Zirconio	0,01 - 0,08
Carbono	0,01 - 0,25
Oxígeno	0,03 - 0,25
Titanio	el resto

La regulación del contenido de aluminio y cromo en la composición de aleación reivindicada asegura una elevada capacidad de la aleación para deformar su volumen en estado frío (se lamina fácilmente en barras), ausencia de tendencia a la formación de inclusiones de alto punto de fusión y posibilidad de reforzar la aleación por procedimientos térmicos obteniendo un nivel suficiente de características de resistencia y plasticidad.

Cuando los contenidos de aluminio y cromo son menores que los valores mínimos del intervalo reivindicado, la resistencia de la aleación después de refuerzo térmico se reduce (\sigma_{B} < 1400 MPa), es decir, no se consigue el presente objeto.

\newpage

Cuando los contenidos de aluminio y cromo son mayores que el límite máximo reivindicado, la plasticidad de la aleación se reduce (\delta < 8%, \Psi < 40%) al alto nivel de resistencia (\sigma_{B} < 1400 MPa).

Realizaciones de la invención

Para estudiar las características de la aleación, se realiza la colada de lingotes de la composición reivindicada, % en masa, en un horno de arco a vacío por el procedimiento de doble refundido:

Ejemplo 1	Ejemplo 2	Ejemplo 3
Al - 2,2	Al - 3,0	Al - 3,8
V - 4,5	V - 5,2	V - 5,9
Mo - 4,5	Mo - 4,8	Mo - 5,9
Cr - 2,0	Cr - 2,8	Cr - 3,6
Fe - 0,2	Fe - 0,6	Fe - 0,8
Zr - 0,01	Zr - 0,04	Zr - 0,08
C - 0,01	C - 0,2	C - 0,25
O - 0,03	O - 0,2	O - 0,25
Ti - el resto	Ti - el resto	Ti - el resto

Se prepararon barras de 50 mm de diámetro de cada lingote. Las barras se sometieron a tratamiento térmico para una alta resistencia. Las propiedades mecánicas de las barras se dan en la tabla.

Aleación	Grado de deforma-	Propiedades mecánicas
(ejemplos)	ción en recalcado
	en frío, E (%)
		Resistencia	Resistencia	Alargamiento	Reducción de	Resistencia
		final, \sigmaB	en fluencia,	\delta (%)	área, \Psi	bajo cizalla,
		(Mpa)	\sigma_{O2} (Mpa)		(%)	\tau_{cp} (MPa)
1	80	1420	1360	12	50	920
2	78	1460	1380	10	45	950
3	75	1510	1450	9	42	980
Nivel
necesario de
propiedades	75	1400	1300	8	40	900

Los resultados del ensayo muestran que los artículos (barras de 50 mm de diámetro) de la aleación a base de titanio reivindicada poseen un alto nivel de plasticidad tecnológica en estado endurecido, al mismo tiempo se obtiene un grado de recalcado en frío \leq 80% junto con unas buenas características de resistencia después del envejecimiento.

Aplicabilidad comercial

La aleación a base de titanio reivindicada se destina a la producción de piezas para ingeniería aeronáutica, por ejemplo, soportes.

Claims (1)

1. Aleación a base de titanio que contiene aluminio, vanadio, molibdeno, cromo, hierro, zirconio, carbono y oxígeno, caracterizada porque los componentes de la aleación están contenidos en la siguiente proporción, % en masa:

Aluminio 2,2 - 3,8 Vanadio 4,5 - 5,9 Molibdeno 4,5 - 5,9 Cromo 2,0 - 3,6 Hierro 0,2 - 0,8 Zirconio 0,01 - 0,08 Carbono 0,01 - 0,25 Oxígeno 0,03 - 0,25 Titanio el resto.