"> Таблиця 3 - Механічні властивості сплаву Ti-Al без додаткових компонентів
СплавAl,% s в, МПа d,% ВТ5Л57006
Для забезпечення заданих механічних властивостей в систему Ti-Al можна ввести компоненти, які забезпечать підвищення механічних властивостей за механізмом дисперсійного твердіння.
Таблиця 4 - Ливарні титанові сплави системи Ti-Al
Марка сплаваХіміческій склад,% (по масі), титан - остальноеМеханіческіе властивості (не менше) AlМоVSiПрочіе елементи s в, МПа d,% ВТ9Л6 ,53,3-031, 5 Zr9304BT20JI6, 51,51, 5-2Zr9005ВТ35Л3-15-3 So; 3 Сг11007 ... 10ВТ21Л6, 51,51,50,21 Cr, 2Zr10004
Для сплавів ВТ9Л, ВТ20Л І ВТ21Л головним допоміжним легирующим елементом є Al, а також виконує роль модифікатора I роду.
Вибрано сплав ВТ21Л, так як саме цей сплав задовольняє задані властивості.
.3 Структурний аналіз діаграми стану Ti-Al
Рисунок 1 - Діаграма стану Ti-Al
Механізм структуроутворення дуже залежить від складу вихідної реакційної суміші.
Вихідна стадія структуроутворення алюмінідів титану - плавлення алюмінію, викликане тепловим імпульсом і його подальше розтікання по каналах капілярно-пористого середовища. Подальша дифузія атомів алюмінію в грати частинок титану призводить до зародження в дифузійної зоні інтерметаллідним з'єднання TiAl 3.
При утворенні в інтерметаліди виникають внутрішні стискають і зовнішні стягують напруги, що може призвести до руйнування даного интерметаллида. У системі, яка містить 39,6% мас. Al, раніше утворився шар обмежує переміщення атомів алюмінію в титановий матеріал.
При цьому відбувається нарощування шару TiAl 3, що призводить до збіднення алюмінієвої маси і подальшого зародженню моноалюмініда титану. При поширенні процесу в глиб титанової маси концентрація алюмінію зменшиться, що стане причиною зародження интерметаллида Ti 3 Al.Заключітельной стадією структуроутворення стане вирівнювання складу інтерметалідних шарів, в першу чергу завдяки перекристалізації Ti 3 Al в TiAl.
Малюнок 2 - Основні стадії структуроутворення в системі Al-Ti
.4 Дослідження впливу допоміжних компонентів
Сплави системи Ti-Al дають низькі механічні властивості і відносяться до незміцнюючих. Єдиний метод підвищення міцності і пластичних властивостей є легування компонентами, що дозволяють підвищити механічні властивості до необхідного рівня.
З розгляду діаграми стану Ti-AI можна виділити 4 основні структури алюмінідів титану: ТiзА1, TiAl, TiAI 2, TiAI 3.
Основа сплаву повинна володіти: високою температурою плавлена, так як від неї залежать можливі робочі температури; високою стійкістю з'єднання; високою питомою жаропрочностью, а отже низькою щільністю, для можливого зменшення ваги конструкції при незмінних робочих характеристиках.
Як випливає з таблиці 5, серед чотирьох структур алюмінідів титану найкращим поєднання поєднанням показників володіє інтерметаліди ТiAl 3, що має найнижчу щільність, найбільшу стійкість, і досить високу температуру плавлення. За основу сплаву вибирається структура TiAI 3.
