RU2549804C1

RU2549804C1 - Method to manufacture armoured sheets from (alpha+beta)-titanium alloy and items from it

Info

Publication number: RU2549804C1
Application number: RU2013143642/02A
Authority: RU
Inventors: Владислав Валентинович Тетюхин; Андрей Владимирович Жлоба; Николай Николаевич Бондарюк; Александр Владимирович Берестов; Виктор Петрович Яньков
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма"
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-27
Also published as: RU2013143642A

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to rolling and may be used in manufacturing of armoured sheets from (α+β)-titanium alloy. The method to manufacture armoured sheets from (α+β)-titanium alloy includes preparation of charge, melting of a bar with the following composition, wt %: 3.0-6.0 Al; 2.8-4.5 V; 1.0-2.2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0.2-0.6 Cr; 0.12-0.3 O; 0.010-0.045 C; <0.05 N; <0.05 H;<0.15 Si; <0.8 Ni; balance - titanium. Further the bar is shaped into a slab, which is mechanically processed and rolled for semi-finished rolled products, the semi-finished rolled products are cut into stocks and rolled in stages for sheets, and then thermal treatment is carried out.

EFFECT: sheets are characterised by high strength and ballistic properties.

3 cl, 2 dwg, 3 tbl

Description

Способ изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава и изделия из него.A method of manufacturing armor plates from (α + β) -titanium alloy and products from it.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к прокатному производству, и может быть использовано при изготовлении броневых листов из (α+β)-титанового сплава, применяемых в авиа- и судостроении, в производстве наземных бронированных транспортных средств, средствах индивидуальной бронезащиты и других объектов гражданского и специального назначения.The invention relates to the field of metal forming, in particular to rolling production, and can be used in the manufacture of armor plates from (α + β) -titanium alloy used in aircraft and shipbuilding, in the production of ground armored vehicles, personal protective equipment and other objects of civil and special purpose.

Броневые листы должны обладать оптимальным сочетанием определенных свойств, а именно обладать повышенными прочностными и пластическими характеристиками, иметь вязкую структуру металла, достаточными для обеспечения требуемого баллистического уровня защиты. Немаловажное значение имеет также стабильность и воспроизводимость этих свойств (во времени).Armor plates should have the optimal combination of certain properties, namely, have increased strength and plastic characteristics, have a viscous metal structure sufficient to provide the required ballistic level of protection. Equally important is the stability and reproducibility of these properties (in time).

Следует отметить, что броневые листы из сплавов на основе титана используются не только там, где требуется сопротивление баллистическому воздействию, но также в тех случаях, когда важными факторами являются снижение веса, высокая сопротивляемость коррозии, свариваемость.It should be noted that titanium-based alloy armor plates are used not only where resistance to ballistic action is required, but also in cases where weight reduction, high corrosion resistance, and weldability are important factors.

Еще по меньшей мере в 1950-х годах было обнаружено, что титан обладает свойствами, которые делают его привлекательным для использования в качестве конструкционной брони от поражения баллистическими инденторами (снарядами, пулями, осколками). Проводились соответствующие исследования титановых сплавов этого назначения. Один известный титановый сплав, пригодный для применения в качестве баллистической брони, представляет собой сплав Ti-6Al-4V, который номинально содержит титан, 6 мас. % алюминия, 4 мас. % ванадия и обычно менее 0,20 мас. % кислорода. Еще один титановый сплав, используемый в качестве баллистической брони, содержит 6,0 мас. % алюминия, 2,0 мас. % железа, относительно малое количество кислорода в 0,18 мас. %, менее 0,1 мас. % ванадия и, возможно, другие элементы в следовых количествах. Следующий титановый сплав, зарекомендовавший себя как пригодный для применения в качестве баллистической брони, представляет собой альфа-бета (α+β)-титановый сплав, описанный в патенте США №5980655, выданном 9 ноября 1999 г. на имя Косака (Kosaka). Сплав содержит, в массовых процентах, от примерно 2,9 до примерно 5,0 алюминия, от примерно 2,0 до примерно 3,0 ванадия, от примерно 0,4 до примерно 2,0 железа, от более 0,2 до примерно 0,3 кислорода, от примерно 0,005 до примерно 0,03 углерода, от примерно 0,001 до примерно 0,02 азота и менее примерно 0,5 других элементов.As far back as at least the 1950s, it was discovered that titanium has properties that make it attractive for use as structural armor against damage by ballistic indenters (shells, bullets, fragments). Corresponding studies of titanium alloys for this purpose were carried out. One known titanium alloy suitable for use as ballistic armor is an alloy Ti-6Al-4V, which nominally contains titanium, 6 wt. % aluminum, 4 wt. % vanadium and usually less than 0.20 wt. % oxygen. Another titanium alloy used as ballistic armor contains 6.0 wt. % aluminum, 2.0 wt. % iron, a relatively small amount of oxygen in 0.18 wt. %, less than 0.1 wt. % vanadium and, possibly, other elements in trace amounts. The following titanium alloy, proven to be suitable for use as ballistic armor, is an alpha-beta (α + β) -titanium alloy described in US patent No. 5980655, issued November 9, 1999 in the name of Kosaka (Kosaka). The alloy contains, in weight percent, from about 2.9 to about 5.0 aluminum, from about 2.0 to about 3.0 vanadium, from about 0.4 to about 2.0 iron, from more than 0.2 to about 0.3 oxygen, from about 0.005 to about 0.03 carbon, from about 0.001 to about 0.02 nitrogen, and less than about 0.5 other elements.

Броневые листы, изготовленные из вышеупомянутых титановых сплавов, удовлетворяют стандартам США по V₅₀, установленным военными для обозначения баллистических характеристик. Эти стандарты включают в себя, например, стандарт MIL-DTL-96077F ″Подробная спецификация свариваемой броневой плиты из титанового сплава″. V₅₀ - это средняя скорость метательного снаряда определенного типа, необходимая для его проникновения в плиту из сплава, имеющую заданные размеры и расположенную определенным образом относительно точки запуска метательного снаряда, при которой вероятность непробития преграды составляет 50%.Armor plates made from the aforementioned titanium alloys meet US standards for V ₅₀ established by the military to indicate ballistic performance. These standards include, for example, MIL-DTL-96077F ″ Detailed Specification of Weldable Titanium Alloy Armor Plate ″. V ₅₀ is the average speed of a projectile of a certain type, necessary for its penetration into the alloy plate, which has a given size and is located in a certain way relative to the projectile launch point, at which the probability of breaking the barrier is 50%.

Вышеупомянутые титановые сплавы использовали для изготовления баллистической брони, поскольку при оценке по отношению к другим типам метательных снарядов эти титановые сплавы обеспечивали лучшие баллистические характеристики, чем сталь или алюминий, при меньшей массе (в сравнении со сталью порядка 25%). Появление новых стальных броневых сплавов (например, патенты РФ №2236482, №2185460, №2400558) значительно нивелировали это преимущество (не более 5-10%). Из-за значительно более высокой стоимости титанового проката по сравнению со стальным и алюминиевым (по стоимости листовой прокат из высокопрочных алюминиевых сплавов примерно в 5 раз, а титановых в 25 раз превышает стоимость стального броневого проката), а также из-за снижения преимуществ по противопульной стойкости титановые сплавы не получили на сегодняшний день широкого применения.The aforementioned titanium alloys were used for the manufacture of ballistic armor, since when evaluated in relation to other types of projectile projectiles, these titanium alloys provided better ballistic characteristics than steel or aluminum, with a lower mass (in comparison with steel, about 25%). The appearance of new steel armor alloys (for example, RF patents No. 2236482, No. 2185460, No. 2400558) significantly leveled this advantage (no more than 5-10%). Due to the significantly higher cost of titanium hire compared to steel and aluminum (the cost of sheet metal from high-strength aluminum alloys is about 5 times and that of titanium 25 times higher than the cost of steel armored steel), as well as due to a decrease in the advantages of bulletproof resistance titanium alloys are not widely used today.

Известен недорогой альфа-бета сплав на основе титана с хорошими баллистическими и механическими свойствами содержащий, мас. %: алюминия 4,2-5,4%, ванадия 2,5-3,5%, железа 0,5-0,7%, кислорода 0,15-0,19% и остальное титан и случайные примеси. Броневые листы и плиты из данного сплава были изготовлены по следующей схеме: подготовка сырья→плавление и литье слитка→ковка и прокатка при температуре выше температуры перехода в бета-фазу→ковка и прокатка при температуре ниже температуры перехода в бета-фазу→отжиг при температуре ниже температуры перехода в бета-фазу. Данный сплав может быть изготовлен из комбинации вторичного и/или первичного сырья (номер международной публикации WO 2012/054125 А2) - прототип.Known inexpensive alpha-beta alloy based on titanium with good ballistic and mechanical properties containing, by weight. %: aluminum 4.2-5.4%, vanadium 2.5-3.5%, iron 0.5-0.7%, oxygen 0.15-0.19% and the rest is titanium and incidental impurities. Armor plates and plates from this alloy were made according to the following scheme: preparation of raw materials → melting and casting an ingot → forging and rolling at a temperature above the transition temperature to the beta phase → forging and rolling at a temperature below the transition temperature to the beta phase → annealing at temperature below the beta transition temperature. This alloy can be made from a combination of secondary and / or primary raw materials (international publication number WO 2012/054125 A2) - prototype.

Баллистические свойства данного сплава незначительно превосходят баллистические свойства сплава Ti-6Al-4V, примерно на 0,6-1,0%, сплав экономичен и обладает высокими технологическими свойствами при прокатке.The ballistic properties of this alloy slightly exceed the ballistic properties of the Ti-6Al-4V alloy by about 0.6-1.0%, the alloy is economical and has high technological properties during rolling.

Как показывает практика, броневые листы из титановых сплавов, указанных выше, обладают присущими только им недостатками и достоинствами. В частности, в них не учитывается один из основных недостатков титановых сплавов, проявляющийся при использовании их в качестве броневых материалов, а именно то, что в титановых сплавах при динамическом нагружении активизируются процессы сдвига по плоскостям легкого скольжения и двойникования, что определяется кристаллографическим механизмом деформации титановых сплавов. Все это приводит к высокой локализации пластической деформации, и, как следствие этого, при внедрении пули только на 1/3 толщины титанового проката (известных на сегодняшний день сплавов) происходит «срез пробки», что не позволяет реализовать высокую динамическую твердость титановой брони.As practice shows, armor plates of titanium alloys mentioned above have their inherent disadvantages and advantages. In particular, they do not take into account one of the main disadvantages of titanium alloys, which manifests itself when using them as armor materials, namely, that in titanium alloys under dynamic loading shear processes along the planes of easy slip and twinning are activated, which is determined by the crystallographic mechanism of titanium deformation alloys. All this leads to a high localization of plastic deformation, and, as a result of this, when a bullet is introduced only 1/3 of the thickness of titanium steel (currently known alloys), a “shear cut” occurs, which does not allow for high dynamic hardness of titanium armor.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка способа изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава и изделия из него для средств индивидуальной защиты, закладных или навесных элементов бронирования, корпусных изделий и т.д., которые характеризуются меньшей массой, повышенными прочностными и баллистическими свойствами, а также низкой себестоимостью.The problem to which this invention is directed, is to develop a method for manufacturing armor plates from (α + β) -titanium alloy and products from it for personal protective equipment, embedded or mounted reservation elements, case products, etc., which are characterized by less mass, increased strength and ballistic properties, as well as low cost.

Техническим результатом изобретения является создание броневых листов из (α+β)-титанового сплава, имеющих превосходные прочностные и баллистические свойства за счет оптимального подбора состава легирующих элементов, а также регламентированной многокомпонентной структуры в полученных изделиях, которая препятствует локализации пластической деформации, повышает динамическую твердость, а снижение стоимости изделий достигается благодаря вовлечению в шихтовые материалы отходов титановых сплавов и низкосортной титановой губки с высоким содержанием железа и кислорода.The technical result of the invention is the creation of armored sheets of (α + β) -titanium alloy having excellent strength and ballistic properties due to the optimal selection of alloying elements, as well as a regulated multicomponent structure in the obtained products, which prevents the localization of plastic deformation, increases dynamic hardness, and the reduction in the cost of products is achieved due to the involvement of titanium alloy waste and low grade titanium sponge with high m of iron and oxygen.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления броневых листов из (α+β)-титанового сплава, включающий подготовку шихты, выплавку слитка, деформацию слитка в сляб, механическую обработку сляба, прокатку сляба на подкат, резку подката на заготовки, прокатку заготовок на листы и термическую обработку, выплавляют слиток, содержащий, мас. %: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С;<0,05 N;<0,05 Н;<0,15 Si;<0,8 Ni; остальное - титан, прокатку заготовок производят стадийно: на первой стадии прокатку ведут в продольном направлении в β-области после нагрева до температуры, по крайне мере на 50°C выше температуры полиморфного превращения (Т_ПП), на второй стадии прокатку ведут в продольном направлении в (α+β)-области после нагрева, по крайней мере до температуры на 20°C ниже Т_ПП, на третьей стадии ведут поперечную прокатку в β-области после нагрева до температуры, по крайней мере на 50°C выше Т_ПП на четвертой стадии прокатка ведут в продольном направлении в (α+β)-области после нагрева до температуры, по крайней мере на 20°C ниже Т_ПП со степенью деформации до 50%, а термическая обработка включает закалку с нагревом до температуры 50-130°C ниже Т_ПП, охлаждением в воде и искусственное старение при температуре 540-710°C с выдержкой 4-8 часов.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing armor plates from (α + β) -titanium alloy, including preparation of the charge, smelting of the ingot, deformation of the ingot into the slab, machining of the slab, rolling the slab into the tackle, cutting the rolled to the workpiece, rolling the workpiece on sheets and heat treatment, an ingot containing, wt. %: 3.0-6.0 Al; 2.8-4.5 V; 1.0-2.2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0.2-0.6 Cr; 0.12-0.3 O; 0.010-0.045 C; <0.05 N; <0.05 N; <0.15 Si; <0.8 Ni; the rest is titanium, rolling of the blanks is carried out in stages: at the first stage, rolling is carried out in the longitudinal direction in the β-region after heating to a temperature at least 50 ° C above the polymorphic transformation temperature (T _PP ), at the second stage, rolling is carried out in the longitudinal direction in the (α + β) region after heating, at least to a temperature of 20 ° C below T _PP , in the third stage, transverse rolling is carried out in the β region after heating to a temperature of at least 50 ° C above T _PP by the fourth stage rolling is carried out in the longitudinal direction in (α + β) -regions after heating to a temperature of at least 20 ° C below T _PP with a degree of deformation of up to 50%, and heat treatment includes quenching with heating to a temperature of 50-130 ° C below T _PP , cooling in water and artificial aging at a temperature of 540-710 ° C with an exposure of 4-8 hours.

Снижение стоимости изготовления броневых листов, а следовательно и изделий из них, достигается суммарным вовлечением в шихту до 65% титановых отходов и дешевой титановой губки, например губки марки ТГ-Тв.Reducing the cost of manufacturing armor plates, and therefore products from them, is achieved by the total involvement of up to 65% of titanium waste and a cheap titanium sponge, for example a TG-TV sponge, in the charge.

Изделия, изготовленные из броневых листов на основе титанового сплава, содержащего, мас. %: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С;<0,05 N;<0,05 Н;<0,15 Si;<0,8 Ni; остальное - титан, предпочтительно использовать для средств индивидуальной защиты, закладных или навесных элементов бронирования, корпусных изделий и т.д., к которым предъявляются повышенные требования по прочности, баллистическим свойствам и массе, а также обладающие низкой себестоимостью и возможностью применения в массовом производстве.Products made from armor plates based on a titanium alloy containing, by weight. %: 3.0-6.0 Al; 2.8-4.5 V; 1.0-2.2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0.2-0.6 Cr; 0.12-0.3 O; 0.010-0.045 C; <0.05 N; <0.05 N; <0.15 Si; <0.8 Ni; the rest is titanium, it is preferable to use for personal protective equipment, embedded or hinged reservation elements, hull products, etc., which have increased requirements for strength, ballistic properties and weight, as well as having low cost and the possibility of use in mass production.

Сплав в пределах границ композиции, соответствующей изобретению, содержат в качестве существенного элемента алюминий. Если содержание алюминия составляет менее 3,0%, то не будет обеспечена достаточная прочность. С другой стороны, если содержание алюминия превышает 6,0%, то происходит нежелательное снижение пластичности.Alloy within the boundaries of the composition corresponding to the invention contain aluminum as an essential element. If the aluminum content is less than 3.0%, then sufficient strength will not be ensured. On the other hand, if the aluminum content exceeds 6.0%, an undesirable decrease in ductility occurs.

Ванадий и железо являются β-стабилизирующими элементами, повышающими прочность сплава, и в заявленных пределах практически не снижают пластичность. Содержание ванадия в заявляемом сплаве по сравнению с прототипом изменено в сторону увеличения концентраций в пределах 2,8 до 4.5%, что позволяет повысить прочностные свойства сплава.Vanadium and iron are β-stabilizing elements that increase the strength of the alloy, and within the stated limits practically do not reduce ductility. The vanadium content in the inventive alloy compared to the prototype is changed in the direction of increasing concentrations in the range of 2.8 to 4.5%, which allows to increase the strength properties of the alloy.

При содержании ванадия более 4,5% происходит нежелательное снижение пластичности.When the vanadium content is more than 4.5%, an undesirable decrease in ductility occurs.

Содержание железа также значительно увеличено до 1,2-2,2%, при превышении содержания более 2,2% происходит нежелательное снижение пластичности сплава.The iron content is also significantly increased to 1.2-2.2%, when exceeding the content of more than 2.2%, an undesirable decrease in the ductility of the alloy occurs.

Введение молибдена в пределах 0,3-0,7% обеспечивает полную растворимость его в α-фазе, что позволяет получать необходимые прочностные характеристики без снижения пластических свойств. Если содержание молибдена превышает 0,7%, увеличивается удельный вес сплава вследствие того, что молибден является тяжелым металлом, а также снижаются пластические свойства сплава.The introduction of molybdenum in the range of 0.3-0.7% ensures its complete solubility in the α-phase, which allows to obtain the necessary strength characteristics without reducing the plastic properties. If the molybdenum content exceeds 0.7%, the specific gravity of the alloy increases due to the fact that molybdenum is a heavy metal, and the plastic properties of the alloy are also reduced.

В заявляемом сплаве в небольшом количестве присутствует β-стабилизирующий элемент - хром, который также направлен на повышение прочности сплава. Содержание хрома в пределах 0,2%-0,6% позволяет оптимально повысить прочностные свойства без снижения пластичности.In the claimed alloy in a small amount there is a β-stabilizing element - chromium, which is also aimed at increasing the strength of the alloy. The chromium content in the range of 0.2% -0.6% allows you to optimally increase the strength properties without reducing ductility.

Азот, кислород и углерод повышают температуру аллотропического превращения титана и в основном присутствуют в промышленных титановых сплавах в виде примесей. Влияние этих примесей на свойства изготовляемых из титана сплавов столь значительно, что должно специально учитываться при расчете шихты, чтобы получить механические свойства в нужных пределах. Наличие в сплаве азота <0,05%, кислорода 0,12-0,3%, углерода 0.01-0.025% не оказывает заметного влияния на снижения термической стабильности, сопротивления ползучести и ударной вязкости.Nitrogen, oxygen and carbon increase the temperature of the allotropic conversion of titanium and are mainly present in the form of impurities in industrial titanium alloys. The influence of these impurities on the properties of alloys made from titanium is so significant that it must be specially taken into account when calculating the charge in order to obtain mechanical properties within the required limits. The presence in the alloy of nitrogen <0.05%, oxygen 0.12-0.3%, carbon 0.01-0.025% does not significantly affect the decrease in thermal stability, creep resistance and toughness.

Ковка слитка в сляб разрушает литую структуру и позволяет предварительно подготовить микроструктуру (измельчить зерно) для последующей прокатки сляба в β-области.Forging an ingot into a slab destroys the cast structure and allows you to pre-prepare the microstructure (grind grain) for subsequent rolling of the slab in the β-region.

Прокатка в β-области после нагрева до температуры, превышающей на 50°C температуру полиморфного превращения (Т_ПП), имеет цель формирование структуры, в которой исходное зерно вытянуто вдоль направления прокатки.Rolling in the β-region after heating to a temperature exceeding the polymorphic transformation temperature (T _PP ) by 50 ° C is aimed at forming a structure in which the initial grain is elongated along the rolling direction.

Последующая прокатка в (α+β)-области после нагрева до температуры, по крайней мере на 20°C ниже Т_ПП, обеспечивает разрушение болыпеугловые границы зерен, увеличивается плотность дислокации, т.е. осуществляется деформационный наклеп, вследствие чего, при данных режимах, металлу сообщается достаточное количество скрытой энергии, так называемого ″полугорячего наклепа″, являющейся движущей силой процесса рекристаллизации β-фазы при последующем нагреве до температуры β-области.Subsequent rolling in the (α + β) region after heating to a temperature of at least 20 ° C below T _PP, ensures destruction of the larger-angle grain boundaries, the dislocation density increases, i.e. deformation hardening is carried out, as a result of which, under these conditions, a sufficient amount of latent energy is communicated to the metal, the so-called “semi-hot hardening,” which is the driving force of the β-phase recrystallization process upon subsequent heating to the temperature of the β-region.

Дальнейшая прокатка производится в β-области при нагреве до температуры, по крайней мере на 50°C выше Т_ПП проводится в поперечном направлении. На данном этапе в процессе динамической рекристаллизации и полигонизации во многом формируется необходимая структура броневых листов и плит, происходит измельчение зерна, а поперечная прокатка способствует уменьшению анизотропии механических свойств.Further rolling is performed in the β-region when heated to a temperature of at least 50 ° C above T _PP in the transverse direction. At this stage, in the process of dynamic recrystallization and polygonization, the necessary structure of armor plates and plates is formed in many respects, grain is crushed, and transverse rolling helps to reduce the anisotropy of mechanical properties.

В процессе окончательной прокатки в (α+β)-области при температуре ниже Т_ПП по крайней мере на 20°C, со степенью деформации не более 60% происходит слабая деформация пластинчатой микроструктуры, которая при последующей термоупрочняющей обработке обеспечивает хорошее сочетание ударной вязкости и прочности.During the final rolling process in the (α + β) region at a temperature lower than T _PP by at least 20 ° C, with a degree of deformation of not more than 60%, a slight deformation of the plate microstructure occurs, which upon subsequent heat strengthening treatment provides a good combination of impact strength and strength .

Упрочняющая термообработка для получения регламентированных прочностных и пластических свойств проводится по следующему режиму: закалку осуществляют при нагреве до температуры 40-120°C ниже Т_ПП с охлаждением в воде и искусственное старение проводят при температуре 540-710°C со временем выдержки 4-8 часов.Hardening heat treatment to obtain regulated strength and plastic properties is carried out according to the following mode: quenching is carried out by heating to a temperature of 40-120 ° C below T _PP with cooling in water and artificial aging is carried out at a temperature of 540-710 ° C with a holding time of 4-8 hours .

После термообработки происходит окончательное формирование многокомпонентной оптимальной глобулярно-пластинчатой структуры материала, что позволяет повысить механические свойства сплава и препятствовать локализации пластической деформации в процессе поражения баллистическими инденторами изделия.After heat treatment, the final formation of the multicomponent optimal globular-lamellar structure of the material occurs, which allows to increase the mechanical properties of the alloy and prevent the localization of plastic deformation in the process of damage by ballistic indenters of the product.

Режимы и параметры обработки были установлены в ходе экспериментов исходя из достижения наилучших показателей процесса.The processing modes and parameters were established during the experiments on the basis of achieving the best process performance.

Пример конкретного выполнения.An example of a specific implementation.

Были изготовлены образцы из титановых сплавов, имеющие составы, показанные в приведенной ниже таблице 1. В шихту вовлекалось до 40% титановых отходов в виде стружки и кусковых отходов титановых сплавов (марок Ti-10V-2Fe-3Al, VST 5553) и до 60% титановой губки марки ТГ-ТВ.Samples were made from titanium alloys having the compositions shown in Table 1 below. Up to 40% of titanium waste in the form of chips and lump waste of titanium alloys (grades Ti-10V-2Fe-3Al, VST 5553) and up to 60% titanium sponge brand TG-TV.

В соответствии требованиями заявленного способа были изготовлены броневые пластины толщиной 9 мм. Механические свойства образцов приведены в таблице 2.In accordance with the requirements of the claimed method, armor plates 9 mm thick were made. The mechanical properties of the samples are shown in table 2.

На фиг. 1 и фиг. 2 (таблицы 4 и 5) показаны структура образцов и фотографии результатов их баллистических испытаний. Для количественного сравнения свойств броневых листов, изготовленных по заявленному способу, и прототипа была проведена их оценка в соответствии со стандартом США MIL-DTL-96077F по V₅₀, установленным военными для обозначения баллистических характеристик. Данные по прототипу взяты из описания изобретения (номер международной публикации WO 2012/054125 А2).In FIG. 1 and FIG. 2 (tables 4 and 5) shows the structure of the samples and photographs of the results of their ballistic tests. To quantitatively compare the properties of the armor plates manufactured by the claimed method and the prototype, they were evaluated in accordance with the US standard MIL-DTL-96077F V ₅₀ , established by the military to indicate ballistic characteristics. Data on the prototype taken from the description of the invention (international publication number WO 2012/054125 A2).

Баллистические испытания заявленных образцов проводились по требованиям для 5 класса защиты в соответствие с требованиями ГОСТ Р 50744-95 «Бронеодежда. Классификация и общие технические требования». ГОСТ требует, чтобы средства индивидуальной бронезащиты 5 класса не пробивались боеприпасами согласно таблице 3.Ballistic tests of the declared samples were carried out according to the requirements for the 5th class of protection in accordance with the requirements of GOST R 50744-95 “Armored clothing. Classification and general technical requirements. ” GOST requires that personal protective equipment of class 5 should not be penetrated by ammunition according to table 3.

Броневые листы, изготовленные из вышеупомянутых титановых сплавов, удовлетворяют требованиям ГОСТ Р 50744-95 и стандартам США по V₅₀, установленным военными для обозначения баллистических характеристик.Armor plates made of the aforementioned titanium alloys meet the requirements of GOST R 50744-95 and US standards for V ₅₀ established by the military to indicate ballistic characteristics.

Энергии соударения пули с броней рассчитывалась по формуле:The energy of impact of a bullet with armor was calculated by the formula:

где Е - кинетическая энергия пули, Дж;where E is the kinetic energy of the bullet, J;

m - масса пули, кг;m is the mass of the bullet, kg;

V - начальная скорость пули, м/с.V is the initial velocity of the bullet, m / s.

Как видно из таблиц 4 и 5, образцы листовой брони толщиной 9 мм, изготовленные по заявленной технологии из сплава, содержащей, мас. %: 3,0-6,0 Al; 2,8-4,5 V; 1,0-2,2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0,2-0,6 Cr; 0,12-0,3 О; 0,010-0,045 С;<0,05 N;<0,05 Н;<0,15 Si;<0,8 Ni; остальное - титан, полностью соответствуют требованиям ГОСТ Р50744-95.As can be seen from tables 4 and 5, samples of sheet armor with a thickness of 9 mm, made according to the claimed technology from an alloy containing, by weight. %: 3.0-6.0 Al; 2.8-4.5 V; 1.0-2.2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0.2-0.6 Cr; 0.12-0.3 O; 0.010-0.045 C; <0.05 N; <0.05 N; <0.15 Si; <0.8 Ni; the rest is titanium, fully comply with the requirements of GOST R50744-95.

В соответствии с прототипом корректно сравнивать образцы №1 и №3, т.к. они испытывались патронами, с близкими свойствами по твердости, сердечник патрона АР М2 имеет твердость 60 HRC, сердечник АКМ - 56 HRC. В сравнении с прототипом наблюдается снижение массы бронезащиты при использовании заявленного сплава как минимум на 17,4% (9,0 мм против 10,9 мм), при этом следует учесть, что при испытании АКМ затраченная энергия на соударение оказалась выше АРМ2 на 12%.In accordance with the prototype correctly compare samples No. 1 and No. 3, because they were tested with cartridges with similar hardness properties, the core of the AP M2 cartridge has a hardness of 60 HRC, the core of AKM - 56 HRC. Compared with the prototype, a decrease in the mass of armor protection when using the claimed alloy by at least 17.4% (9.0 mm versus 10.9 mm) is observed, while it should be borne in mind that when testing the AKM, the spent energy for collision was 12% higher than ARM2 .

Эффект повышения баллистических свойств образцов, по заявленному изобретению, объясняется оптимальным легированием сплава и подбором режимов термомеханической обработки, позволивших создать в изделиях регламентированную многокомпонентную структуру (глобулярно пластинчатую), которая препятствует локализации пластической деформации, повышает динамическую твердость, а также обеспечивает превосходные прочностные и баллистические свойства.The effect of increasing the ballistic properties of the samples according to the claimed invention is explained by the optimal alloying of the alloy and the selection of thermomechanical processing modes, which allowed creating a regulated multicomponent structure (globular lamellar) in the products, which prevents the localization of plastic deformation, increases dynamic hardness, and also provides excellent strength and ballistic properties .

Необходимо понимать, что изделия по настоящему изобретению могут быть реализованы в виде разнообразных воплощений. Приведенные в описании воплощения во всех отношениях следует рассматривать только как иллюстративные, а не ограничительные, и границы настоящего изобретения определяются приведенными пунктами формулы изобретения.You must understand that the products of the present invention can be implemented in various embodiments. The embodiments given in the description in all respects should be considered only as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is defined by the claims.

Claims

1. A method of manufacturing armored sheets of (α + β) -titanium alloy, including the preparation of a charge, smelting of an ingot, deformation of an ingot into a slab, machining of a slab, rolling of a slab into a tack, cutting of a tack into billets, rolling of billets into sheets and heat treatment, characterized in that the ingot containing, by weight, is smelted. %: 3.0-6.0 Al; 2.8-4.5 V; 1.0-2.2 Fe; 0.3-0.7 Mo; 0.2-0.6 Cr; 0.12-0.3 O; 0.010-0.045 C; <0.05 N; <0.05 N; <0.15 Si; <0.8 Ni; the rest is titanium, the billets are rolled in stages, and in the first stage, rolling is carried out in the longitudinal direction in the β-region after heating to a temperature of at least 50 ° C above the polymorphic transformation temperature (T _PP ), in the second stage, the rolling is carried out in longitudinal direction in the (α + β) region after heating, at least to a temperature of 20 ° C below T _PP , in the third stage, transverse rolling in the β region after heating to a temperature of at least 50 ° C above T _PP , in the fourth stage, rolling is carried out in the longitudinal direction lenii in the (α + β) -region after heating to a temperature of at least 20 ° C below T _PP with a degree of deformation of up to 50%, and the heat treatment comprises tempering with heating to a temperature 50-130 ° C below T _PP cooling in water and artificial aging at a temperature of 540-710 ° C with an exposure of 4-8 hours.

2. The method according to p. 1, characterized in that when preparing the charge, a total of up to 65% of titanium waste and titanium sponge is used.

3. A product of armored sheets of (α + β) -titanium alloy, characterized in that it is made of armored sheets obtained by the method according to any one of paragraphs. 1-2.