Способ изготовления пористых заготовок из титановых сплавов

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, включающий нагрев исходного материала и компактирование, отличающийся тем, что, с целью повышения демпфирующей способности и увеличения выхода годного, в качестве исходного материала используют стружку титанового сплава, а компактирование осуществляют горячим прессованием до плотности 0,1 - 0,7 от полного объема заготовки при температуре (0,45 - 0,65) Тпл. с выдержкой в течение (0,4 - 1,0) d^-1, где d - плотность заготовки.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении из металлов и сплавов с хорошей адгезионной способностью в безокислительных условиях заготовок с высокой рельефностью и эластичностью остова, а также со сквозными полостями. Такая высокопористая заготовка позволит значительно повысить демпфирующую и каталитическую способность изготовленных из нее деталей.
Целью изобретения является повышение демпфирующей способности и увеличение выхода годного.
Применение исходного материала в виде вторичного сырья позволяет снизить стоимость заготовки.
Использование в качестве исходной дискретной составляющей стружки или обрези, подвергнутой обработке для повышения рельефности, позволяет образовывать остов, характеризующийся высокой степенью рельефности и с участками сварки в местах контакта, которые расположены на расстоянии, значительно большем, чем при использовании порошковой составляющей. При этом в качестве исходной составляющей пригодной оказалась только стружка из металлов и сплавов, обладающих высокой адгезионной способностью и безокислительных условиях, например титан, цирконий. В зависимости от ориентации сквозных полостей (равномерно во всех направлениях или преимущественно в каком-либо из них) стружку располагают в контейнере хаотично или укладывают соответственно требованиям.
Компактирование обеспечивает заданную плотность высокопористой заготовки, а принятый температурный интервал при этом и при последующей выдержке в процессе спекания сварку давлением. Причем компактирование осуществляют путем прессования с ограничением хода или путем осадки под прессом (грузом), заранее рассчитанной на достижение заданной плотности, в зависимости от величины которой устанавливают и продолжительность выдержки.
При температуре менее 0,45 Т.пл. и выдержке < 0,4 d¹ ч не достигается надежной сварки (схватывания) в местах контакта, а при параметрах выше 0,65 Т пл. и > 1,0 d^-1 ч наблюдается охрупчивание металла из-за загрязненности газами (азотом, кислородом), которое приводит к снижению эластичности состава, а также к неоправданному повышению энергоемкости процесса.
П р и м е р 1. Стружку титанового сплава марки ВТ1-0 в количестве, соответствующем плотности 0,5 полного объема (монолита) заготовки, хаотически помещают в контейнер диаметром 70 мм и длиной 200 мм из нержавеющей стали, нагревают в вакуумной печи при остаточном давлении 5 10^-4 мм рт.ст. до температуры 660^оС (0,4 Т.пл), компактируют под нагрузкой до плотности 0,5 от монолита и выдерживают в таком состоянии в течение 1,4 ч ( 0,7 d^-1). После полного извлечения из контейнера заготовка распадается на несколько частей из-за недостаточной прочности сварных участков в местах контакта стружки.
П р и м е р 2. Стружку того же сплава в количестве, соответствующем плотности 0,75 полного объема заготовки, помещают в контейнер, как и в примере 1, нагревают в вакуумной печи до температуры 1050^оС (0,63 Т.пл.), компактируют под нагрузкой до плотности 0,75 монолита, выдерживают 0,4 ч ( 0,3 d^-1).
При испытании на изгиб извлеченная из контейнера заготовка разрушается ввиду недостаточной прочности остова в местах контакта и сварки стружки.
П р и м е р 3. Стружку сплава марки ВТ1-0 в количестве, соответствующем плотности 0,1 общего объема заготовки, помещают в контейнер, как и в примере 1, нагревают в вакууме до температуры 900^оС (0,55 Т.пл.), компактируют под нагрузкой до плотности 0,1 и выдерживают в таком состоянии 4 ч ( 0,4 d^-1).
После механического отделения контейнера оценивают эластичность пористой заготовки путем испытания на изгиб с перегибом. Заготовка выдержала 10 циклов без разрушения, после чего испытания были прекращены. Высокая степень рельефности остова полученной заготовки обеспечивается большей шероховатостью пор и полостей, образованных стружкой по сравнению с более гладкой поверхностью, получаемой по известному способу.
П р и м е р 4. Стружку сплава марки ОТ4 в количестве, соответствующем плотности 0,4 от общего объема заготовки, помещают в контейнер и нагревают в вакуумной печи до 1000^оС (0,6 Т.пл.), компактируют под нагрузкой до плотности 0,4 и выдерживают в таком состоянии 1,5 ч ( 0,6 d^-1).
При испытании пористой заготовки получены положительные результаты, как и в примере 3.
П р и м е р 5. Стружку сплава марки ОТ4 в количестве, соответствующем плотности 0,7 от общего объема заготовки, помещают в контейнер и нагревают в вакууме до 835^о (0,5 Т.пл.), компактируют под нагрузкой до плотности 0,7 и выдерживают в таком состоянии 1,4 ч ( 1,0 d^-1).
При испытании пористой заготовки получены положительные результаты, как и в примере 3.
Попытка изготовить пористую заготовку по режиму известного способа при использовании титановой стружки привела к отрицательному результату заготовка разрушилась при прокатке.
В качестве исходного материала при изготовлении пористой заготовки с повышенной рельефностью и эластичностью остова можно также применить ленту, например, из титанового сплава, предварительно разрезанную на узкие полосы и подвергнутую специальной обработке для придания ей высокой степени рельефности.
Способ изготовления пористой заготовки из титановых сплавов может применяться в металлургии. Такая заготовка обладает повышенной степенью рельефности и эластичности остова и, благодаря этому, более высокими эксплуатационными характеристиками, в частности, демпфирующей, особенно для малонагруженных изделий, и каталитической способностью.
Экспериментальные данные приведены в таблице.
Из таблицы следует, что параметры демпфирующей способности, оцененные по коэффициенту затухания (Q^-1 10³), и величина каталитической активности, оцененная по выходу целевых продуктов в процентах, в заготовке, полученной известным способом, значительно ниже, чем в заготовке, изготовленной по предлагаемому способу.
(57) ТЕКСТ РЕФЕРАТА ОТСУТСТВУЕТ