一種含矽的鈦合金的製作方法

2023-08-04 04:33:41

專利名稱：：一種含矽的鈦合金的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種鈦合金，特別涉及一種含矽的鈦合金。
背景技術：
：理論計算表明在僅考慮強度的前提條件下，鈦合金替代超高強度鋼，抗拉強度達1300MPa時，可減重11%;達1500MPa時，可減重23y。；達1800MPa時，可減重36%。因而，針對各種具體應用的特點，提高鈦合金的強度水平，充分利用鈦合金比強度高的特點，減輕各種飛行器的重量，提高結構效益，一直是鈦合金在宇航工業應用上的重要研究方向。鈦合金中，近(3和亞穩定卩鈦合金是高強和超高強鈦合金應用的主要類型。20世紀五十年代美國RemCroTitanium公司研製出第一個高強(3鈦合金B120VCA(Ti-13V-llCr-3Al)問世以來，針對不同的應用，各國相繼研製出了多個牌號的高強和超高強鈦合金。如美國的卩c(Ti-3A1-8V-6Cr-4Zr-4Mo)合金製備的彈簧的強度水平為12401450MPa，冷變形時效後Timeta1125(Ti-2.7A1-6V-6Mo-5.7Fe)合金絲材的強度可達1620MPa，延伸率為6%。但如何研製一種用於小規格絲棒材的超高強度鈦合金是本
技術領域：
急待解決的問題。本發明人經過實驗發現，含矽的鈦合金可以達到上述效果。
發明內容本發明的目的是提供一種用於小規格絲棒材的超高強度鈦合金。為實現上述目的，本發明採取以下技術方案-一種含矽的鈦合金，其組份和含量為816重量％的鉬，1.753.3重量％的鋁，38重量％的鉻和鈮中的一種或兩種，0.02重量％的鋯，0.20.3重量％的矽，0.00.15重量％的氧，0.00.15重量％的碳，.00.01重量％的氮，0.00.02重量Q/^的氫，餘量為鈦。一種優選技術方案，其特徵在於所述3-8重量％的鉻中，3-5重量％的鉻被等量的鈷所取代。本發明的合金可用市售的純金屬和中間合金利用真空自耗熔煉、凝殼爐熔煉、等離子束熔煉、電子束熔煉、懸浮爐熔煉等多種熔煉方法熔煉，也可採用這些方法的組合。上述的熔煉方法均為常規的熔煉方法。本發明合金的鑄錠在相變點以上開坯，然後逐漸降溫進行中間鍛造或軋制，製成軋制用棒坯。棒坯在相變點上、下50℃範圍內加熱，然後採用橫列式或縱列式軋機軋製成棒材，總變形量應控制在不小於75%，軋製成的棒材採用固溶時效處理或直接時效處理，即可製成超高強度的棒材。本發明的優點是矽元素在鈦合金中形成Ti(Zr)3i3第二相粒子，可起到第二相粒子的強化作用。本發明的鈦合金利用矽元素在鈦合金中形成Ti(Zr)5Si3矽化物的第二相粒子強化作用，並利用鈦合金小規格絲棒材成形過程中變形充分，晶粒被充分破碎，晶粒細小，可充分發揮細晶強化和彌散時效析出強化作用，使其抗拉強度大於1400Mpa。且保持良好的塑性。利用本發明合金可製作超高強彈簧、緊固件及有超高度要求的各種小截面構件。下面通過具體實施方式對本發明作進一步說明，但並不意味著對本發明保護範圍的限制。具體實施方式實施例1將市售的海綿鈦、海綿鋯、純鉻、鈦鉬中間合金、鋁鈮中間合金和鋁矽中間合金按表1的成分配比製備成電極塊，電極塊在真空等離子箱內焊接成真空自耗電極，然後進行三次真空自耗熔煉製成鑄錠。鑄錠在115(TC開坯鍛造，經過中間鍛造後製成(j)35mm的軋制棒坯，棒坯加熱到750°℃後，在橫列式軋機上軋製成(j)15mm棒材。軋製成的棒材經過表2中所列的熱處理制度處理後，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表2。表1實施例1中合金的配比成分化學成分MoCrNbZrAlSi0CHNTi含量85321.750.250.13餘量0.050.0050.0064表2實施例1中棒材的力學性育l熱處理制度Rm(MPa)RpU2(MPa)A(%)z(:%)750℃/30min/AC+520℃/6h/AC1470145011.545540℃/4h/AC1475145510.540實施例2將市售的海綿鈦、海綿鋯、純鈷、鈦鉬中間合金和鋁矽中間合金按表3的成分配比製備成電極塊，電極塊在真空等離子箱內焊接成真空自耗電極，然後進行三次真空自耗熔煉製成鑄錠。鑄錠在1150℃開坯鍛造，經過中間鍛造後製成φ35ram的軋制棒坯，棒坯加熱到800℃後，在橫列式軋機上軋製成φ151mn棒材。軋製成的棒材經過表4中所列的熱處理制度處理後，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表4。表3實施例2中合金的配比成分化學成分MoCoZrAlSi0CHNTi含量12413.20.20.100.050.0050.006餘量表4實施例2中棒材的力學性能熱處理制度Rm(MPa)Rpo."MPa)A(%)z(%)790℃/30min/AC+500℃/6h/AC148014509.033500℃/8h/AC152014808.526實施例3將市售的海綿鈦、海綿鋯、鈦鉬中間合金、鋁鈮中間合金和鋁矽中間合金按表5的成分配比製備成電極塊，電極塊在真空等離子箱內焊接成真空自耗電極，第一次和第三次熔煉在真空自耗爐中進行，第二次熔煉在凝殼爐中進行。鑄錠在1150。C開坯鍛造，經過中間鍛造後製成(j)35ram的軋制棒坯，棒坯加熱到83(TC後，在橫列式軋機上軋製成(j)15imn棒材。軋製成的棒材經過表6中所列的熱處理制度處理後，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表6。表5實施例3中合金的配比成分化學成分MoNbZrAlSi0CHNTi含量164130.200.130.050.0050.006餘量表6實施例3中棒材的力學性能熱處理制度Rm(MPa)Rp0.2(MPa)A(%)Z(%)790°C/30min/AC+500°C/6h/AC151014807.023實施例4將市售的海綿鈦、海綿鋯、純鉻、鈦鉬中間合金、鋁鈮中間合金和鋁矽中間合金按表5的成分配比製備成電極塊，電極塊在真空等離子箱內焊接成真空自耗電極，第一次和第三次熔煉在真空自耗爐中進行，第二次熔煉在凝殼爐中進行。鑄錠在1150℃開坯鍛造，經過中間鍛造後製成35mm的軋制棒坯，棒坯加熱到830℃後，在橫列式軋機上軋製成15mm棒材。軋製成的棒材經過表7中所列的熱處理制度處理後，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表7。表6實施例4中合金的配比成分化學成分MoNbZrAlSi0CHNTi含量163130.200.130.050.0050.006餘量表7實施例4中棒材的力學性能熱處理制度Rm(MPa)Rp0.2(MPa)A(%)Z(%)790°C/30min/AC+500°C/6h/AC151114807.023實施例5將市售的海綿鈦、海綿鋯、鈦鉬中間合金、鋁鈮中間合金和鋁矽中間合金按表5的成分配比製備成電極塊，電極塊在真空等離子箱內焊接成真空自耗電極，第一次和第三次熔煉在真空自耗爐中進行，第二次熔煉在凝殼爐中進行。鑄錠在1150℃開坯鍛造，經過中間鍛造後製成35mm的軋制棒坯，棒坯加熱到830℃後，在橫列式軋機上軋製成15mm棒材。軋製成6的棒材經過表9中所列的熱處理制度處理後，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表9。表8實施例5中合金的配比成分化學成分MoNbZrAlSi0CHNTi含量16813.30.300.150.150.020.01餘表9實施例3中棒材的力學性能熱處理制度Rm(MPa)Rp0.2(MPa)A(%)Z(%)790℃/30min/AC+500℃/6h/AC152014817.023權利要求1、一種含矽的鈦合金，其組份和含量為8～16重量％的鉬，1.75～3.3重量％的鋁，3～8重量％的鉻和鈮中的一種或兩種，0.0～2重量％的鋯，0.2～0.3重量％的矽，0.0～0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氫，餘量為鈦。2、根據權利要求1所述的含矽的鈦合金，其特徵在於所述3-8重量％的鉻中，3_5重量％的鉻被等量的鈷所取代。全文摘要本發明涉及一種含矽的鈦合金，其組份和含量為8～16重量％的鉬，1.75～3.3重量％的鋁，3～8重量％的鉻和鈮中的一種或兩種，小於等於2重量％的鋯，0.2～0.3重量％的矽，小於等於0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氫，餘量為鈦。本發明的鈦合金利用矽元素在鈦合金中形成Ti(Zr)5Si3矽化物的第二相粒子強化作用，並利用鈦合金小規格絲棒材成形過程中變形充分，晶粒被充分破碎，晶粒細小，可充分發揮細晶強化和彌散時效析出強化作用，使其抗拉強度大於1400MPa。且保持良好的塑性。利用本發明合金可製作超高強彈簧、緊固件及有超高度要求的各種小截面構件。文檔編號C22C14/00GK101200781SQ20061016505公開日2008年6月18日申請日期2006年12月12日優先權日2006年12月12日發明者葉文君,翥張,王希哲,脫祥明申請人:北京有色金屬研究總院