ВТ6 – универсальный титановый сплав, рекомендуется для деталей и узлов вентилятора и компрессора низкого (среднего) давления (диски, лопатки, детали статора, кольца, корпусные детали), работающих при температуре до 350°С неограниченно. Сплав отличается высокой технологичностью, однородностью химического состава, пониженной чувствительностью к концентраторам напряжений, возможностью многоцелевого применения. Металлургические предприятия поставляют полуфабрикаты из сплава ВТ6 в виде катаных прутков, штамповок дисков, раскатных колец, штамповок лопаток, листов.
Свойства сплавов для дисков вентилятора КНД и КВД
Свойства сплавов для лопаток вентилятора КНД и КВД
ВТ8-1, ВТ8М-1, ВТ25У – жаропрочные (?+?)-сплавы для дисков и лопаток компрессора авиационных двигателей. Рекомендуются взамен сплавов ВТ3-1, ВТ8, ВТ9, ВТ25 для высокоресурсных силовых установок гражданской и военной авиации. Обладают высоким уровнем жаропрочности, термической стабильности при температурах 450–550°С и низкой чувствительностью к концентраторам напряжений. Сплав ВТ8М-1 предназначен для изготовления лопаток ГТД, в том числе с применением технологии холодного вальцевания, что обеспечивает степень деформации . до 45%. Сплавы ВТ8-1 и ВТ25У предназначены для дисков КНД и КВД, способны к термическому упрочнению. После закалки и старения прочность сплавов повышается до уровня ?в=1100– 1350 МПа при относительном удлинении ?=6–12%. Применяются в двигателях АИ222-25, ПС-90, НК-83 (самолет Ту-154).
ВТ41 – новый жаропрочный псевдо-?-сплав для дисков и лопаток компрессора высокого давления с рабочей температурой - до 600°С. Сплав паспортизован на штамповках дисков с пластинчатой микроструктурой и прутковой лопаточной заготовке с регламентированной глобулярно-пластинчатой микроструктурой, рекомендуется взамен сплава ВТ18У. По сравнению со сплавом ВТ18У, сплав ВТ41 обладает повышенной прочностью, жаропрочностью и усталостной прочностью в интервале рабочих температур. Свойства полуфабрикатов из сплава ВТ41 в отожженном состоянии:
Сплав ВТ41 технологичен в кузнечно-прессовом производстве, что позволяет получать штамповки дисков конструкции «блиск» и штамповки лопаток с регламентированной глобулярнопластинчатой микроструктурой. Сплав ВТ41 с глобулярно-пластинчатой микроструктурой способен к термическому упрочнению при сохранении удовлетворительных пластических свойств: ?в 20°?1100 МПа при ?=7,5–11%, ?в 600°?700 МПа, ?100 600° =265 МПа.
Свойства сплавов для деталей квД с рабочей температурой до 600°С
ВТ16 – позволил создать высокопроизводительный и эффективный технологический процесс изготовления деталей крепления путем холодной высадки. Обеспечивает в 1,5 раза более высокий удельный предел выносливости (по сравнению со сталью 16ХСН) и обладает высокой коррозионной стойкостью.
ВТ20 – в настоящее время является наиболее широко применяемым конструкционным листовым свариваемым титановым сплавом. Его используют в конструкциях планера, а также для изготовления деталей ГТД. Свариваемый титановый сплав ВТ20 широко применен в конструкции планера самолета Су-35 для изготовления деталей и сварных узлов фюзеляжа, центроплана, крыла и киля этого самолета. Для изготовления деталей и узлов используются полуфабрикаты в виде штамповок, прутков, профилей, плит и листов. В самолете Су-35 из сплава ВТ20 применены силовые монолитные и сварные детали и узлы: балки, лонжероны, стрингеры, стыковочные пояса, стенки, кронштейны, фитинги.
Свойства высокопрочных свариваемых титановых сплавов
ВТ23 – высокопрочный свариваемый сплав широкого применения; используется в монолитных, сварных и паяных конструкциях самолетов, ракет и космических аппаратов. Разработаны технология изготовления полуфабрикатов (листов, фольги, ленты, штамповок и поковок) массой до 3,5 т; процессы ВТМО и текстурного упрочнения для изготовления лонжеронов, шпангоутов, балок, силового набора с ?в.1100 МПа (в зависимости от типа деталей и их ресурса), шаровых баллонов с конструкционой прочностью ?в.к.1300 МПа. Применяется в конструкции самолетов Ан-158, Су-31М, Су-29 (рессорные шасси и пружины) и др.
ВТ23м – высокопрочный свариваемый сплав с более узким диапазоном легирования, чем у сплава ВТ23, отличается высокой стабильностью и повышенным уровнем механических свойств (?в.1150 МПа). Применяется в монолитных, сварных и паяных конструкциях самолетов, ракет и космических аппаратов.
ВТ43 – высокопрочный свариваемый сплав широкого применения; используется в монолитных, сварных и паяных конструкциях самолетов, ракет и космических аппаратов, изготовленных с использованием различных типов полуфабрикатов, в том числе крупногабаритных (сечением до 250 мм) с прочностью ?в?1200-1300 МПа.
ВТ18У (листы) – листовой конструкционный сплав высокотемпературного (до 600°С) применения (?в?960 МПа, ?100 600° =190 МПа). Предназначен для изготовления обшивки самолетов, ракет и двигателей.
ВТ38 – новый жаропрочный, жаростойкий, пониженной окисляемости сплав с рабочей температурой до 650°С (?в?970 МПа, ?в 600° ?630 МПа, ?в 650° ?530 МПа, ?100 600° =240 МПа); предназначен для изготовления обшивки самолетов, ракет и двигателей. Сплав ВТ38 – псевдо-?-сплав системы Ti–Zr–Mo–Sn–Nb, легированный редкоземельным элементом – гадолинием, повышающим жаропрочность.
Сравнительные свойства конструкционных титановых сплавов
Сравнительные свойства титановых сплавов
ВТ22 – высокопрочный свариваемый титановый сплав с высокой прокаливаемостью широко применен в изделиях авиационной техники: Ил-76, Ил-86, Ил-96-300, Ан-72, Ан-74, Ан-124, Ан-224, Ан-148, Як-42, Бе-200, Ту-204, МиГ-29, Т-50 и др. Сплав предназначен и применяется для изготовления крупногабаритных деталей внутреннего силового набора (балок, лонжеронов, шпангоутов, нер-вюр, рельсов закрылков и предкрылков), а также крупногабаритных силовых деталей и узлов шасси, в том числе сварных (траверс, балок тележек основных шасси, шлиц-шарниров, тормозных рычагов). Из сплава ВТ22 изготовляют следующие виды полуфабрикатов: поковки, штамповки, прутки, плиты, прессованные профили.
ВТ22М – усовершенствованный высокопрочный свариваемый титановый сплав перспективен для изготовления крупногабаритных деталей внутреннего силового набора (балок, лонжеронов, шпангоутов, нервюр, рельсов закрылков и предкрылков), а также крупногабаритных силовых деталей и узлов шасси, в том числе сварных (траверс, балок тележек основных шасси, шлиц-шарниров, тормозных рычагов). Из сплава изготовляют следующие виды полуфабрикатов: поковки, штамповки, прутки, плиты, прессованные профили.
ВТ22И – высокотехнологичный высокопрочный титановый сплав. Предназначен для изготовления точных штамповок методом изотермического деформирования в условиях сверхпластичности. Обеспечивает возможность изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации (панелей, крышек люков, кронштейнов, рычагов, ушковых болтов) с однородной мелкозернистой структурой, с высоким и стабильным уровнем механических свойств. Достигнуто увеличение коэффициента использования металла (КИМ) в 2 раза и снижение трудоемкости механической обработки деталей на 30–40%.
Свойства высокопрочных титановых сплавов
Свойства высокопрочных свариваемых титановых сплавов
ВТИ-2 – ?2+орто+? деформируемый сплав для прутков и штамповок с пределом прочности ?в 20° >1000 МПа, пластичностью ?>3–4%; ?в 600° >380 МПа (прутки и штамповки толщиной 25 мм). Из сплава освоено опытное производство слитков, кованых и штампованных заготовок и прутков. Сплав рекомендован для изготовления деталей авиадвигателей (сопловые лопатки, корпуса) с рабочей температурой до 650°С (длительно) и до 700°С (кратковременно). Сплав пожаробезопасен до температуры 700°С.
ВТИ-4 – деформируемый орто+?-сплав с повышенной технологичностью для листов с пределом прочности ?в 20° >1150 МПа, пластичностью ?>5%; ?в 650° >350 МПа. Из сплава освоено производство слитков, кованых и штампованных заготовок, листов (ТУ 1-92-206–2003), а в опытном производстве - лент и фольги с гарантированным уровнем свойств. Сплав рекомендуется для изготовления корпусных, статорных деталей авиадвигателей, облегченных панелей и элементов аэрокосмических конструкций с рабочей температурой до 650°С (длительно) и до 700°С (кратковременно). Сплав пожаробезопасен до температуры 700°С.
Сплав перспективен для использования в качестве матричного материала для интерметаллидных композиционных материалов, упрочняемых волокном карбида кремния, обеспечивающих высокие удельные характеристики: ? 20°/d>46 км (усл. ед.); ?100 650°/?>25 км (усл. ед.).
Использование сплава ВТИ-4 в монолитном варианте обеспечивает снижение массы конструкции до 20% и повышение рабочих температур до 150°С, а применение КМ в аналогичных конструкциях позволит снизит их массу на 45%.
Механические свойства интерметиллидных титановых сплавов
Механические свойства матричного сплава ВТИ-4 и перспективного км на его основе
ВИТ1 – наиболее жаропрочный среди деформируемых интерметаллидных сплавов для прутков с пределом прочности ?в 20° >1250 МПа, пластичностью ?>6%; ?в 650°>430 МПа (прутки ?25 мм). Из сплава освоено опытное производство слитков, кованых и штампованных заготовок и прутков. Сплав рекомендован для изготовления деталей авиадвигателей (сопловые лопатки) с рабочей температурой до 700°С (длительно). Сплав пожаробезопасен до температуры 700°С.
Использование сплава ВИТ1 в деталях КВД перспективного двигателя позволит снизить их массу на 30%, температуру эксплуатации - на 150–200°С.
Механические свойства жаропрочных деформируемых интерметаллидных сплавов