Леоха Ф.Л. (МЧМ-08вм)
Титановые сплавы применяют в областях техники, где требуется высокая удельная прочность, сопротивление ударным нагрузкам. Сегодня в отечественном и зарубежном машиностроении находят применение технический титан и в большей степени его низколегированные сплавы из-за более высоких прочностных показателей.
Значительное повышение прочности достигается путем легирования титана различными элементами, в частности алюминием и ванадием. Вместе с тем, в случае их применения для изделий медицинской техники важнейшим требованием становится также коррозионная стойкость и биосовместимость. В настоящее время этим требованиям в основном удовлетворяют титановые сплавы типа ВТ6С (Grade5). Однако наличие в них легирующего компонента ванадия может приводить к вредному воздействию на организм человека, так как известно, что соединения ванадия при определенных условиях могут обладать вредным действием на организм.
Поэтому задача разработки титановых сплавов, легированных другими, безопасными элементами, является весьма актуальной.
В этом отношении интересен кислород, как элемент упрочняющий титан. При высоких температурах он легко растворяется как в альфа-Ti, так и в бетта-Ti. Максимальная растворимость кислорода в титане составляет около 30 ат.%. Наиболее заметное положительное влияние на механические свойства титана кислород оказывает при содержании его в металле до 0,6 % мас. При этом наблюдается значительное повышение прочностных характеристик, твердости и предела текучести при относительно небольшом падении пластических свойств.
Следовательно, управляя содержанием кислорода в титане, можно в значительной мере влиять на его механические свойства.
Производство титана, легированного кислородом, требует разработки технологии ввода кислорода в металл и обеспечения равномерности распределения его по высоте слитков и отливок.
Для этого в качестве базового процесса для получения слитков легированного титана применен камерный электрошлаковый переплав. Он позволяет обеспечить высокую чистоту, а также структурную и химическую однородность материала за счет равномерного плавления расходуемого электрода и одновременной кристаллизации слитка.
В данной работе легирование титана кислородом осуществляли при электрошлаковом переплаве титановой губки марки ТГ-110 под флюсом из чистого CaF2, в атмосфере, состоящей из аргонно-кислородной смеси. На печи КЭШП А-550 (рис) выплавляли слитки диаметром 65 мм.
В качестве электродов использовались прессованные из титановой губки и сваренные аргонной сваркой брикеты диаметром 40 мм и длинной 400 мм.
Рисунок. Печь КЭШП А-500
Химический анализ до и после переплава приведен в таблице.
Таблица – Химический анализ слитков титана, полученных методов КЭШП.