Сервіси

Електронно-променева плавка титану

У ДП "НВЦ «Титан» ІЕЗ ім. Е. О. Патона НАН України" розроблено та впроваджено у промислове виробництво технологію електронно-променевої плавки зливків нелегованого титану марок ВТ1-00, ВТ1-0, Grade1, Grade2, яка характеризується:

можливістю використання в якості вихідного шихтового матеріалу як губчастого титану, так і шматкових відходів титанового виробництва, а також підготовленої стружки, причому кількість використовуваних відходів у шихті може досягати 100 %;
виключенням з технологічного циклу дорогої операції пресування електрода, що витрачається;
гарантованим видаленням тугоплавких неметалевих включень як високої, так і низької щільності;
отриманням структурно- та хімічно однорідних зливків титану з первинної шихти за одну переплавку як круглого, так і прямокутного перерізів.

Як вихідна шихта можуть використовуватися: титанова губка різних фракцій, брикетована титанова губка, а також титановий брухт і підготовлена стружка.

Переплав брикетів губчастого титану в зливок Ø400 мм Grade 2

Переплав неподрібнених блоків губчастого титану в зливок Ø1100 мм Grade 2

Брикети титанової губки<br /> — Брикети титанової губки

Дроблена титанова губка<br /> — Дроблена титанова губка

Недроблені блоки губчастого титану<br /> — Недроблені блоки губчастого титану

Електронно-променева плавка промислових сплавів титану

Проведені в ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України фундаментальні дослідження процесів випаровування компонентів сплавів із розплаву у вакуумі та кристалізації зливка при ЕПП дозволяють прогнозувати хімічний склад та структуру виплавлюваних зливків титанових сплавів та забезпечують отримання зливків з гарантованим хімічним складом. Застосування проміжної ємності дозволяє уникнути попадання у виплавлюваний зливок тугоплавких включень високої та низької щільності. У ДП "НВЦ «Титан» ІЕЗ ім. Е. О. Патона НАН України" освоєно технологію виплавки зливків титанових сплавів конструкційного призначення (ЗМ, ВТ5, ПТ-7М, ПТ-3В, ВТ6, ВТ14, ВТ20, ВТ22, ВТ23, Т110 та ін.) та жароміцних-1ВЗ, ВТ-ЗТ, ВТ-ЗТ, ВТ-ЗТ, ВТ-5, ПТ-7В ВТ8, ВТ9, ВТ25У та ін.).
Технологія електронно-променевої плавки дозволяє отримувати сплави на основі титану з вмістом водню не більше 0,002 % і рівноосним дрібним зерном як у поперечному, так і в поздовжньому перерізі зливка, що підвищує технологічну пластичність металу в процесі подальшої термомеханічної обробки і покращує однорідність механічних властивостей одержуваних напівфабрикатів.

Переплав брухту титану марки ВТ3-1 <br />в зливок Ø800 мм<br /> — Переплав брухту титану марки ВТ3-1
в зливок Ø800 мм

Мікроструктура злитка Ø400 мм титанового <br />сплаву Ti-6Al-4V у поперечному <br />та поздовжньому перерізі — Мікроструктура злитка Ø400 мм титанового
сплаву Ti-6Al-4V у поперечному
та поздовжньому перерізі

Виплавка злитка-слябу 165х950х2500 мм<br /> титанового сплаву ПТ-3В<br /> — Виплавка злитка-слябу 165х950х2500 мм
титанового сплаву ПТ-3В

Виплавлення нових сплавів на основі титану

У ДП «НВЦ «Титан» ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України» освоєно технологію виплавки розробленого в ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України нового високоміцного титанового сплаву Т110 (Ті-5Аl-1Мо-1V-4NЬ-2Fe-0,5Zr). Особливості титанового сплаву Т110 — висока питома міцність, за якою він не поступається високоміцному сплаву ВТ22, а також підвищена стійкість до утворення тріщин утоми і технологічна пластичність, що дозволяє застосовувати його як матеріал захисного призначення в авіабудуванні. По ряду службових характеристик, наприклад, за втомною довговічністю, сплав Т110 перевищує показники сплаву ВТ22 на 15-20%.

Макроструктура зливка Ø400 мм титанового сплаву T110

Макроструктура зливка Ø150 мм алюмініда титану<br /> Тi-44Аl-5NЬ-2Cr-1,5Zr-1B — Макроструктура зливка Ø150 мм алюмініда титану
Тi-44Аl-5NЬ-2Cr-1,5Zr-1B

Механічні властивості високоміцних титанових сплавів

Сплав	σ_0,2, МПа	σ_a, МПа	δ, %
Ti-6Al-4V	795	860	10
Ti—10V-2Fe-3Al	1100	1170	6
BT22	990	1080	8
T110	1060	1100	15

У ДП «НВЦ «Титан» ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України» накопичено великий досвід з отримання сплавів на основі алюмінідів титану (інтерметалідні сполуки Тi₃Аl, ТiАl), які мають високу жароміцність, термічну стабільність і низьку питому вагу, що робить їх перспективними матеріалами для використання в авіаційних двигунах та інших виробах аерокосмічної техніки. Створена технологія ЕПП дозволяє отримувати зливки алюмінідів титану з додатковим легуванням тугоплавкими та рідкісноземельними елементами.

Зливок алюмінію титану Ø150 мм<br /> — Зливок алюмінію титану Ø150 мм

Мікроструктура зливка Ø150 мм алюмініда титану<br /> Тi-44Аl-5NЬ-2Cr-1,5Zr-1B — Мікроструктура зливка Ø150 мм алюмініда титану
Тi-44Аl-5NЬ-2Cr-1,5Zr-1B

Механічні властивості сплаву на основі алюмініду титану, отриманого методом ЕПП

Ti-44AI-5Nb-2Cr-1,5Zr-1B	Межа плинності на стиск σ_0,2		Межа міцності на стиск σ_0,2, МПа		Міцність на згин σ_t, МПа	Модуль пружності Е, ГПа
Температура випробування, °С	20	900	20	900	20	20
Литий сплав	1078	640	1660	1050	583	155

Електронно-променеве оплавлення поверхні зливків

Традиційно для зливків на різних етапах перероблення металу проводиться обробка. Кількість відходів, як правило, становить 5-15 % від маси обрробляємого зливка. Для зменшення втрати металів, замість механячної обробки, ІЕЗ ім. Е. О. Патона Національної академії наук України розробив та впровадив у виробництво технології розплавлення бічної поверхні зливка як круглих, так і прямокутних перерізів електронними променями, і для його впровадження було створено відповідне обладнання.
Технологія електронно-променевого оплавлення бічної поверхні зливків дозволяє видалити дефекти поверхні, не обробляючи поверхню зливків, що збільшує вихід відповідного металу до 15 %, залежно від маси зливка.