Титановые сплавы

В промышленных масштабах лёгкие Т. С. Начали применять в авиастроении в 50-х гг. Эти сплавы обладают высокой прочностью в широком интервале температур — от криогенных (—250(°)С) до умеренно высоких (300—600(°)С) — и отличной коррозионной стойкостью.Т. С. Получают путём легирования титана следующими элементами (в скобках указана максимальная для промышленных сплавов массовая концентрация легирующей добавки, %). Алюминием (8), ванадием (16), молибденом (30), марганцем (8), оловом (13), цирконием (10), хромом (10), медью (3), железом (5), вольфрамом (5), кремнием (0,5), реже ниобием (25), танталом (5). Как микродобавки применяются палладий (0,2) — для повышения коррозионной стойкости и бор (0,01) — для измельчения зерна.

Легирующие добавки имеют различную растворимость в (α)- и (β)-титане и изменяют температуру (α↔β) превращения. Большинство добавок (кроме алюминия, олова и циркония) понижают температуру аллотропического превращения титана, расширяют область существования (β)-модификации. Алюминий повышает температуру превращения, расширяет область существования (α)-модификации. Олово и цирконий мало влияют на эту температуру и называются нейтральными упрочнителями.В зависимости от характера легирования Т. С. Могут иметь структуру (α)-титана, (β)-титана или, чаще всего, являются двухфазными с различным соотношением (α)- и (β)-фаз. Это соотношение может изменяться в зависимости от термической обработки, обеспечивающей двухфазным сплавам очень высокие прочностные характеристики.

(α)-сплавы хорошо свариваются, но не упрочняются термической обработкой. (β)-сплавы имеют высокую технологическую пластичность и выдерживают значительную деформацию при комнатной температуре (что особенно важно для изготовления деталей из листового материала), хорошо свариваются. Недостатки их — повышенная плотность из-за высокого содержания тяжёлых легирующих добавок (до 25%) и сравнительно невысокая жаропрочность. Двухфазные термически упрочняемые Т. С. Сочетают достоинства (α)- и (β)-сплавов, не имея их недостатков.К сплавам на основе (α)-титана относятся ВТ5Л (для фасонного литья), ВТ5-1 (в основном для листов) и ВТ20 (для листов и поковок), а также листовые сплавы ОТ4-0, ОТ4-1 и ОТ4. Близок к (α)-сплавам универсальный сплав ВТ6, из которого изготовляются все виды полуфабрикатов.

Сплав ВТ6 содержит некоторое количество (β)-модификации, и поэтому его прочность можно повысить на 15—20% путём термической обработки. К сплавам на основе (α)-титана относится и наиболее жаропрочный сплав ВТ16 (предел прочности 950—1150 МПа), применяемый для изготовления штамповкой деталей компрессоров ГТД. Из двухфазных сплавов наибольшее распространение имеют жаропрочные сплавы ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ25 и высокопрочные термически упрочняемые сплавы ВТ22, ВТ23 (для крупных нагруженных штампованных изделий, а сплав ВТ23 и для высокопрочных листов), ВТ 14.Из сплавов на основе (β)-титана следует отметить листовой высокопрочный сплав ВТ15 и сплав ВТ30 с высокой технологической пластичностью, применяемый для крепежа и некоторых листовых деталей..