一種超高強度鈦合金的製作方法

2023-06-30 02:38:01 1

專利名稱：：一種超高強度鈦合金的製作方法
技術領域：
：本發明涉及高強度鈦合金領域，特別提供了一種超高強度鈦合金。
背景技術：
：鈦在地殼中的含量為0.63%,居地球各種元素的第九位，按金屬元素計為第七位，而按金屬結構材計，僅次於鋁、鐵、鎂而居第四位。金屬鈦的生產方法是對金紅石礦物進行氯化處理，形成四氯化鈦，然後再用鈉或鎂還原(分別為Huntor和Kroll法)，將所得到的海綿鈦添加合金元素並壓實成電極，再用真空自耗電極弧法熔煉。一般是將所得到的鈦錠重熔一次或兩次，再熱加工和冷加工成厚板、薄板、棒材、管材與型材等，最後深加工成各種實用形狀的零件。鈦及其合金的密度為4.5g/cn^左右，僅為鋼的58%。鈦合金的比強度、比剛度高，抗腐蝕性能和結合性能良好，高溫力學性能、抗疲勞和蠕變性能都很好，具有優良的綜合性能，是一種新型的、很有發展潛力和應用前景的結構材料。隨著科學技術的發展，鈦合金在國防、民用等方面有了進一步的應用。目前代表國際先進水平、並在飛機上獲得實際應用的高強度鈦合金主要有亞穩定P型合金Ti-15-3，p21S，近|3型合金Ti-1023和a-(3型兩相鈦合金VT22。傳統高強度鈦合金(如Ti-1023、VT22)，室溫強度能夠達到llOOMPa。本發明合金在塑性沒有明顯降低的情況下，強度能夠達到1400MPa級別。該合金應用後，在滿足承力條件情況下，能夠明顯減輕結構件重量，與傳統1100MPa強度級別鈦合金相比，減重達20%。該合金可以用於各種需要高強度材料的部位，如飛機起落架承力臂、大型承重件，35(TC以下用發動機用材料等。
發明內容本發明的目的是提供一種超高強度鈦合金，該合金在塑性沒有明顯降低的情況下，強度能夠達到1400MPa級別。本發明提供了一種超高強度鈦合金，該合金成分的質量百分數為Al4.0~7.0，Mo4.3~6.3，V4.0~6.0，Cr1.5-5.0，Fe0.5-1.5，Ti餘量;其中雜質含量O<0.1，Cr與Fe含量之和小於等於Mo含量。本發明提供的超高強度鈦合金，該合金成分的質量百分數為Al4.7~5.8，Mo4.9H5.0，V4.55.5'Cr2.53.5'Fe0.6L3，Ti餘量;其中雜質含量O<0.1，Cr與Fe含量之和小於等於Mo含量。本發明提供了超高強度鈦合金的製備方法，所述合金用真空自耗電弧爐熔煉3次，1100120(TC開坯，測定相變點，在相變點以上2030。C變形2次，相變點以下2040'C變形1次，然後進行熱處理。本發明鈦合金性能楊氏模量E為112Gpa;剪切模量G為43.3Gpa;泊松比H為0.30。本發明合金在塑性沒有明顯降低的情況下，強度能夠達到1400MPa級別。該合金應用後，在滿足承力條件情況下，能夠明顯減輕結構件重量，與傳統1100MPa強度級別鈦合金相比，減重達20%。該合金可以用於各種需要高強度材料的部位，如飛機起落架承力臂、大型承重件，35(TC以下用發動機用材料等。具體實施例方式實施例1本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-3Cr-0.95Fe(No.l)合金採用真空自耗電弧爐，進行3次熔煉，115(TC開坯，測定相變點，在相變點以上25。C變形2次，相變點以下30'C變形1次，然後進行熱處理。表l不同熱處理制度(No.l)的比較tableseeoriginaldocumentpage5由表1可知，本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-3Cr-0.95Fe合金的屈服強度和抗拉強度都在1400MPa以上，比傳統鈦合金強度高。實施例2本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-2Cr-0.95Fe(No.2)合金採用真空自耗電弧爐，進行3次熔煉，115(TC開坯，測定相變點，在相變點以上25。C變形2次，相變點以下3(TC變形1次，然後進行熱處理。表2不同熱處理制度(No.2)的比較tableseeoriginaldocumentpage6由表2可知，本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-2Cr-0.95Fe合金的屈服強度和抗拉強度都在1400MPa以上，比傳統鈦合金強度高。實施例3本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-4Cr-0.95Fe(No.3)合金採用真空自耗電弧爐，進行3次熔煉，115(TC開坯，測定相變點，在相變點以上25'C變形2次，相變點以下3(TC變形1次，然後進行熱處理。表3不同熱處理制度(No.3)的比較tableseeoriginaldocumentpage6由表3可知，本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-4Cr-0.95Fe合金的屈服強度和抗拉強度都在1400MPa以上，比傳統鈦合金強度高實施例4本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-3Cr-0.95Fe(No.l)合金和Ti-1023合金分別採用真空自耗電弧爐，進行3次熔煉，115(TC開坯，測定相變點，在相變點以上25'C變形2次，相變點以下30'C變形1次，然後進行熱處理。表4No.l合金和Ti-1023合金的比較tableseeoriginaldocumentpage7由表5可知，本發明Ti-5.25Al-5.3Mo-5V-3Cr-0.95Fe合金的屈服強度和抗拉強度比傳統鈦合金(VT22)高。權利要求1、一種超高強度鈦合金，其特徵在於該合金成分的質量百分數為Al4.0～7.0，Mo4.3～6.3，V4.0～6.0，Cr1.5～5.0，Fe0.5～1.5，Ti餘量；其中雜質含量O<0.1，Cr與Fe含量之和小於等於Mo含量。2、按照權利要求1所述超高強度鈦合金，其特徵在於該合金成分的質量百分數為Al4.7-5.8，Mo4.9-6.0,V4.55.5，Cr2.53.5，Fe0.6~1.3，Ti餘量；其中雜質含量OO.l，Cr與Fe含量之和小於等於Mo含量。3、一種權利要求1所述超高強度鈦合金的製備方法，其特徵在於所述合金用真空自耗電弧爐熔煉3次，11001200'C開坯，測定相變點，在相變點以上203(TC變形2次，相變點以下204(TC變形1次，然後進行熱處理。全文摘要本發明提供了一種超高強度鈦合金，該合金成分的質量百分數為Al4.0～7.0，Mo4.3～6.3，V4.0～6.0，Cr1.5～5.0，Fe0.5～1.5，Ti餘量；其中雜質含量O＜0.1，Cr與Fe含量之和小於等於Mo含量。本發明鈦合金在塑性沒有明顯降低的情況下，強度能夠達到1400MPa級別。該合金應用後，在滿足承力條件情況下，能夠明顯減輕結構件重量，與傳統1100MPa強度級別鈦合金相比，減重達20％。該合金可以用於各種需要高強度材料的部位，如飛機起落架承力臂、大型承重件，350℃以下用發動機用材料等。文檔編號C22C14/00GK101451206SQ200710158638公開日2009年6月10日申請日期2007年11月30日優先權日2007年11月30日發明者劉羽寅,傑官,雷家峰申請人:中國科學院金屬研究所