Услуги

Электронно-лучевая плавка титана

В ГП «НПЦ «Титан» ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины» разработана и внедрена в промышленное производство технология электронно-лучевой плавки слитков нелегированного титана марок ВТ1-00, ВТ1-0, Grade1, Grade2, которая характеризуется:
  • возможностью использования в качестве исходного шихтового материала как губчатого титана, так и кусковых отходов титанового производства, а также подготовленной стружки, причем количество используемых отходов в шихте может достигать 100 %;
  • исключением из технологического цикла дорогостоящей операции прессования расходуемого электрода;
  • гарантированным удалением тугоплавких неметаллических включений как высокой, так и низкой плотности;
  • получением структурно- и химически однородных слитков титана из первичной шихты за один переплав как круглого, так и прямоугольного сечений.
В качестве исходной шихты могут использоваться: титановая губка различных фракций, брикетированная титановая губка, а также титановый лом и подготовленная стружка.
Переплав брикетов губчатого титана в слиток Ø400 мм Grade 2
Переплав недробленных блоков губчатого титана в слиток Ø1100 мм Grade 2
Брикеты титановой губки
Дробленные титановая губка
Недробленные блоки губчатого титана
Лом титана

Электронно-лучевая плавка промышленных сплавов титана

Проведенные в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины фундаментальные исследования процессов испарения компонентов сплавов из расплава в вакууме и кристаллизации слитка при ЭЛП позволяют прогнозировать химический состав и структуру выплавляемых слитков титановых сплавов и обеспечивают получение слитков с гарантированным химическим составом. Применение промежуточной емкости позволяет избежать попадания в выплавляемый слиток тугоплавких включений высокой и низкой плотности. В ГП «НПЦ «Титан» ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины» освоена технология выплавки слитков титановых сплавов конструкционного назначения (ЗМ, ВТ5, ПТ-7М, ПТ-3В, ВТ6, ВТ14, ВТ20, ВТ22, ВТ23, Т110 и др.) и жаропрочных сплавов на основе титана (ВТ5-1, ВТЗ-1, ВТ8, ВТ9, ВТ25У и др.).
Технология электронно-лучевой плавки позволяет получать сплавы на основе титана с содержанием водорода не более 0,002 % и равноосным мелким зерном как в поперечном, так и в продольном сечении слитка, что повышает технологическую пластичность металла в процессе последующей термомеханической обработки и улучшает однородность механических свойств получаемых полуфабрикатов.
Переплав лома титана марки ВТ3-1 в слиток Ø800 мм
Выплавка слитка-сляба 165х950х2500 мм титанового сплава ПТ-3В
Микроструктура слитка Ø400 мм титанового сплава Ti-6Al-4V в поперечном и продольном сечении

Выплавка новых сплавов на основе титана

В ГП «НПЦ «Титан» ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины» освоена технология выплавки разработанного в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины нового высокопрочного титанового сплава Т110 (Тi—5Аl—1Мо-1V—4NЬ-2Fe-0,5Zr). Особенности титанового сплава Т110 — высокая удельная прочность, по которой он не уступает высокопрочному сплаву ВТ22, а также повышенная устойчивость к образованию усталостных трещин и технологическая пластичность, что позволяет применять его в качестве материала защитного назначения в авиастроении. По ряду служебных характеристик, например, по усталостной долговечности, сплав Т110 превышает показатели сплава ВТ22 на 15-20 %.
Макроструктура слитка Ø400 мм титанового сплава T110
Макроструктура слитка Ø150 мм алюминида титана Тi—44Аl—5NЬ-2Cr-1,5Zr-1B

Механические свойства высокопрочных титановых сплавов

Сплав σ0,2, МПа σa, МПа δ, %
Тi-6Аl-4V 795 860 10
Ті-10V-2Fe-3Al 1100 1170 6
ВТ22 990 1080 8
Т110 1060 1100 15
 
В ГП «НПЦ «Титан» ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины» накоплен большой опыт по получению сплавов на основе алюминидов титана (интерметаллидные соединения Тi3Аl, ТiАl), которые обладают высокой жаропрочностью, термической стабильностью и низким удельным весом, что делает их перспективными материалами для использования в авиационных двигателях и других изделиях аэрокосмической техники. Созданная технология ЭЛП позволяет получать слитки алюминидов титана с дополнительным легированием тугоплавкими и редкоземельными элементами.
Слиток алюминида титана Ø150 мм
Микроструктура слитка Ø150 мм алюминида титана Тi—44Аl—5NЬ-2Cr-1,5Zr-1B

Механические свойства сплава на основе алюминида титана, полученного методом ЭЛП

Тi—44Аl—5NЬ-2Cr-1,5Zr-1B Предел
текучести
на сжатие
σ0,2сж, МПа
Предел
прочности
на сжатие
σ0,2сж, МПа
Предел прочности на изгиб
σв, МПа
Модуль упругости Е, ГПа
Температура испытания, °С 20 900 20 900 20 20
Литой сплав 1078 640 1660 1050 583 155

Электронно-лучевое оплавление поверхности слитков

Традиционно для слитков на различных стадиях передела металла производят механическую обработку. Количество отходов обычно составляет 5-15 % массы обрабатываемого слитка. Для сокращения потерь металла, вместо механической обработки, в ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины разработана и внедрена в производство технология оплавления боковой поверхности слитков как круглого, так и прямоугольного сечений электронными лучами и создано соответствующее оборудование для ее реализации.
Технология электронно-лучевого оплавления боковой поверхности слитков позволяет удалять поверхностные дефекты без механической обработки поверхности слитков, что увеличивает выход годного металла до 15 % в зависимости от массы слитка.
Оплавление слитка круглого сечения
Оплавленный слиток Ø1100 мм
Внешний вид поверхности слитков титана: а) с оплавленной поверхностью, б) с механически обработанной поверхностью, в) литой слиток
Оплавление слитка прямоугольного сечения
Оплавленный слиток-сляб 165х950х2000 мм

>