CN101760670A

CN101760670A - 一种高强度铸造钛合金

Info

Publication number: CN101760670A
Application number: CN 201010101519
Authority: CN
Inventors: 谢华生; 娄延春; 苏贵桥; 赵军; 刘时兵; 于志强; 刘宏宇
Original assignee: Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Current assignee: Shenyang Research Institute of Foundry Co Ltd
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2010-06-30

Abstract

一种高强度铸造钛合金，该合金的主要化学成分以质量百分比计Al为5.0-6.5％、Zr为1.5-2.5％、Mo为1.5-3.0％、V为0.8-2.5％、Fe为1.0-3.0％、Cr为1.0-3.0％，杂质元素含量应控制在C≤0.13％、Si≤0.15％、Fe≤0.3％、N≤0.05％、H≤0.015％、O≤0.15％，余量为Ti。本发明的高强度铸造钛合金经过适当的热处理后，室温下力学性能能够达到Rm≥1200MPa，Rp_0.2≥1000MPa，A≥10％，Z≥25％。该合金与常用高强度铸造钛合金相比，能够获得较好的强度与塑性匹配，具有良好的综合力学性能，可用作航天或航空高强结构体以及对铸造钛合金有高强度需求的各行业领域的钛合金部件研制和生产。

Description

一种高强度铸造钛合金

技术领域

本发明属于一种合金，具体是铸造用钛合金。

背景技术

钛合金具有比强度高、耐腐蚀、无磁性、综合性能优越等优点，已广泛应用于航空、航天、船舶、化工等各个领域。伴随着钛合金的开发和应用，国内外高强度钛合金的研究和生产也得到了很大的进展。目前大部分铸造钛合金基本上延用了变形钛合金的成分，目前常用的高强度铸造钛合金常温下力学性能如下：

上述钛合金用于铸造钛合金复杂构件，特别是国防建设用钛合金构件存在综合性能不稳定，无法满足特定用途构件的力学性能要求等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度、铸造性能良好的铸造用钛合金。

采用的技术方案是：

一种高强度铸造钛合金，基体部分为Ti。

该合金的主要化学成分按质量百分比计：Al：5.0-6.5％，Zr：1.5-2.5％，Mo：1.5-3.0％，V：0.8-2.5％，Fe：1.0-3.0％，Cr：1.0-3.0％。杂质元素含量应控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量为Ti。

本合金可以采用真空自耗电弧凝壳炉、真空感应电弧炉、电子束炉等钛合金熔炼常用设备进行熔配，成形方式可以采用石墨型、金属型或各类精铸型壳。

下面提供一种制备该高强度铸造钛合金的方法：

采用水冷铜坩埚真空自耗凝壳炉进行熔配

1)合金电极制备

以BT20棒材、纯铁及金属铬作为原材料，BT20钛合金名义成分为Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V的钛合金。将金属铬采用机械粉碎的方法碎化成一定颗粒的金属砂，尺寸要求＜1mm；BT20棒材及纯铁板条经去氧化皮、去油污等清洁处理后，使用钻床在BT20棒材上钻直径Φ10～20mm的盲孔，深度0.5～0.8R(R为棒材半径)，均匀分布于棒材的中下部；将金属铬颗粒按一定的配比装入棒材盲孔中，采用BT20焊丝、钨极氩弧焊工艺将盲孔封闭，同时将清洁后的纯铁板条用焊接的方法固定在BT20棒材上，作为自耗电极。

2)装炉

将真空自耗凝壳炉坩埚的法兰盘、内壁和底部用砂纸打磨光滑，并用脱脂棉擦拭干净。检查坩埚法兰盘与内壁表面有无被电弧击中产生的烧伤痕迹或凹坑。将BT20电极残头切片放在坩埚底部作为底垫，在底垫上放置30mm高的BT20引弧料。确定自耗电极与坩埚内壁之间的周围间隙保持一致，不小于40mm。

3)熔炼

将自耗电极装入真空自耗凝壳炉中，启动真空机组，抽至高真空后起弧熔炼，控制熔炼参数在：

①电压38～40V，电流12000～18000A；

②真空度控制在：2×10^-2Pa；

③冷却水水压：0.4MPa，坩埚进水口水温19℃，出水口水温38℃。

合金锭熔炼后进行锻造开坯，采用上述工艺重熔2～3次，确保成分均匀。

热处理

采用的热处理工艺为固溶+时效；

固溶温度：700～880℃，保温时间0.5～2小时，冷却方式为空冷或水淬；

时效温度：500～680℃，保温时间4～20小时，冷却方式空冷。

本发明的高强度铸造钛合金经过适当的热处理后，室温下力学性能能够达到Rm≥1200MPa，Rp_0.2≥1000MPa，A≥10％，Z≥25％。该合金与常用高强度铸造钛合金相比，能够获得较好的强度与塑性匹配，具有良好的综合力学性能，可用作航天或航空高强结构体以及对铸造钛合金有高强度需求的各行业领域的钛合金部件研制和生产。

具体实施方式

实施例一

一种高强度铸造钛合金，主要化学成分按质量百分比计为：Al 5.0％、Zr1.5％、Mo 1.5％、V 0.8％、Fe 1.0％、Cr1.0％。杂质元素含量应控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量为Ti。

实施例二

一种高强度铸造钛合金，主要化学成分按质量百分比计为：Al 5.8％、Zr2.1％、Mo 2.6％、V 1.8％、Fe 2.5％、Cr1.9％。杂质元素含量应控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量为Ti。

实施例三

一种高强度铸造钛合金，主要化学成分按质量百分比计为：Al 6.5％、Zr2.5％、Mo 3.0％、V 2.5％、Fe 3.0％、Cr 3.0％。杂质元素含量应控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量为Ti。

Claims

1.一种高强度铸造钛合金，其特征在于：该合金的主要化学成分以质量百分比计Al为5.0-6.5％、Zr为1.5-2.5％、Mo为1.5-3.0％、V为0.8-2.5％、Fe为1.0-3.0％、Cr为1.0-3.0％，杂质元素含量应控制在C≤0.13％、Si≤0.15％、Fe≤0.3％、N≤0.05％、H≤0.015％、O≤0.15％，余量为Ti。