1.7 Промышленный сплав вт-18

Сплав ВТ-18 относится к деформируемым псевдо-α-сплавам, содержащий алюминий, β-стабилизаторы и нейтральные упрочнители. Этот сплав относится к наиболее жаропрочным титановым сплавам; он может длительно работать при температурах 550-600 . Высокая жаропрочность сплава обусловлена большим содержанием в нем алюминия и циркония.

В отличии от других псевдо-α-сплавов сплав ВТ-18 плохо сваривается. Его технологическая пластичность невысока; он предназначен для изготовления прутков, поковок и штамповок.

Принцип легирования псевдо-α-сплавов были сфор­мулированы еще в 1959 г. Л. П. Лужниковым, который установил, что для повышения прочности и жаропроч­ности при сохранении достаточной технологичности и свариваемости в сплавы титана с алюминием следует вводить β-стабилизаторы в количествах, близких к их максимальной растворимости в α-Ti.

Введение в сплавы Ti — А1 небольших количеств β-стабилизаторов препятствует образованию в них сверхструктуры α₂. Так, например, в сплавах Ti — А1 выделения фазы α₂ при температуре 500°С обнаруживаются с помощью электронного микроскопа уже при 6% А1. При введении в эти сплавы 3—4% V даже при 9% А1 сверхструктуру удается обнаружить лишь после отжига при 550°С в течение 1000 ч. Подобное же действие оказывают молибден и ниобий. Поэтому в титан можно вводить довольно много алюминия одно­временно с небольшими добавками β-стабилизаторов без опасения

охрупчивания из-за выделения α₂-фазы, что создает предпосылки создания жаропрочных тита­новых сплавов с высокими рабочими характеристиками.

Псевдо-α-сплавы, легированные алюминием и β-стабилизаторами, можно дополнительно упрочнить легиро ванием нейтральными упрочнителями (Sn, Zr). Псевдо-α-сплавы при одинаковой с α-сплавами пластичности обладают на 10—20% более высокой прочностью, что обусловлено существенным измельчением зерна при переходе от α к (α+β) –структуре.

При комнатной температуре псевдо-α-сплавы отличаются более высокой технологической пластичностью по сравнению с α-сплавами в связи с положительным влиянием β-фазы на способность металла к пластической деформации, что обусловлено кубической структурой β-фазы. Структура α-сплавов остается однофазной до температур выше точки полиморфного превращения титана (рисунок 6а)в то время как количество β-фазы в псевдо-β-сплавах непрерывно увеличивается с повышением температуры (рисунок 6в)Поэтому преимущество псевдо-α-сплавов перед α-сплавами по пластичности возрастает с повышением температуры.

Рисунок 6 - Схемы влияния легирующих элементов и примесей на температуру полиморфного превращения титана

Псевдо-α-сплавы отличаются высокой термической стабильностью, хорошей свариваемостью. В связи с вы­сокой технологической пластичностью псевдо-α-сплавы оказались особенно пригодными для производства ли­стовых полуфабрикатов и изделий из них. Однако тех­нологическая пластичность псевдо-α-сплавов ухудшает­ся с увеличением содержания в них алюминия. Сущест­венный недостаток псевдо-α-сплавов — их высокая склонность к водородной хрупкости.

Химический состав сплава ВТ-18 и механические свойства приведены в таблице 1 и 2. [3]

Таблица 1 - Химический состав промышленного деформируемого сплава ВТ-18

Сплав	Кβ	Содержание легирующих элементов, % (по массе), остальное - титан
		Al	Zr	Mo	Si	Другие элементы
ВТ-18	0,09	7,2-8,2	10-12	0,4-0,8	0,05-0,18	0,8-1,2 Nb, 0,15 Fe

Таблица 2 - Механические свойства в отожженном состоянии

Сплав	σв, МПа	δ, %, не менее	ан, Мдж/м2, не мене	σ-1, МПа, не менее
ВТ-18	950-1150	10	-	400

2. Выбор материала для лопаток двигателей