Титановые гранулы ВТ23 в Минске

Титановые гранулы ВТ23: высокопрочный (+)-сплав для ответственных деталей

Титановые гранулы ВТ23 — гранулированная шихтовая продукция из высокопрочного двухфазного (+)-титанового сплава системы Ti–Al–Mo–V–Cr–Fe, легированного кремнием и цирконием. Сплав ВТ23 относится к мартенситно-упрочняемым термически упрочняемым материалам с номинальным содержанием алюминия 5,5–6,5 %, молибдена 4,0–5,0 %, ванадия 3,5–4,5 %, хрома 1,5–2,5 %, железа 0,8–1,5 %, кремния 0,15–0,30 %, циркония 0,10–0,30 %. Гранулы получают газовой атомизацией (GA) или плазменным распылением (PREP) расплава в инертной среде, что обеспечивает сферическую морфологию частиц, низкое газосодержание и минимальное количество нерасплавившихся включений.

Ключевое назначение гранул ВТ23 — исходная шихта для горячего изостатического прессования (HIP), селективного лазерного плавления (SLM), электронно-лучевого плавления (EBM) и металлического литья по выплавляемым моделям. Гранульная технология позволяет обойти ограничения деформируемого металла: равномерное распределение легирующих элементов по объёму частицы исключает ликвационные зоны, характерные для слиткового передела крупных сечений.

Технические характеристики гранул ВТ23

Механические свойства спечённого материала ВТ23

После HIP при 900–950 C и давлении 100–150 МПа с последующей термической обработкой (закалка 850–870 C, старение 500–550 C) материал демонстрирует:

• предел прочности в — 1100–1250 МПа;
• предел текучести 0,2 — 1000–1100 МПа;
• относительное удлинение — 8–12 %;
• ударная вязкость KCU — 250–350 кДж/м;
• твёрдость — 32–38 HRC;
• плотность — 4,50–4,55 г/см.

Сплав сохраняет работоспособность в интервале –196…+450 C, кратковременно — до 500 C. По удельной прочности ВТ23 превосходит деформируемые сплавы ВТ6 и ВТ14 в термоупрочнённом состоянии, что определяет его применение в силовых элементах, где масса критична.

Области применения гранул ВТ23

• авиационные силовые детали: стойки шасси, узлы навески двигателя, силовые шпангоуты;
• детали газотурбинных двигателей: диски компрессора высокого давления, лопатки, крепёж горячей зоны;
• изделия ракетно-космической техники: корпусные элементы, кронштейны, узлы крепления двигательных установок;
• медицинские имплантаты с повышенной статической нагрузкой (эндопротезы крупных суставов);
• оснастка для горячей штамповки и пресс-форм, работающих при циклических термонагрузках;
• аддитивное производство ответственных деталей методом SLM и EBM.

Технологические особенности переработки

Гранулы ВТ23 перед HIP засыпают в стальные или титановые капсулы, дегазируют при 400–500 C до остаточного давления не выше 10 Па и герметизируют сваркой. Режим HIP подбирают под требуемую структуру: для получения равноосной (+)-структуры применяют нагрев ниже температуры полиморфного превращения (Тпп 880–900 C), для пластинчатой — выше Тпп с последующим отжигом. При SLM гранулы фракции 20–63 мкм подаются в рабочую камеру с аргоновой защитой; содержание кислорода в камере не должно превышать 0,1 %. Для EBM используют фракцию 45–106 мкм, нагрев подложки до 700–750 C снижает остаточные напряжения.

Хранение гранул — в герметичной таре под аргоном или в вакуумной упаковке; контакт с влажным воздухом приводит к росту кислородной плёнки и снижению технологических свойств. Перед использованием партию проверяют на гранулометрию, насыпную плотность и газосодержание.

Вопросы и ответы