CN102212716B - 一种低成本的α+β型钛合金 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金技术领域，涉及一种低成本的α+β型钛合金。其特征在于：该合金成分的重量百分比组成为：Al：3％～3.7％；Mo：2.5％～4％；Zr：2％～4％；Si：0％～0.35％；Cr：2.3％～3.3％或Fe：0.4％～1.2％；余量为Ti；合金中的杂质元素总量≤0.4％，且间隙杂质元素C≤0.04％；O≤0.15％；N≤0.04％；H≤0.015％。本发明α+β型钛合金用价格便宜的其他金属代替了昂贵的钒元素，从而降低了合金的生产成本。由于综合力学性能与Ti-6Al-4V合金相当，因而本发明α+β型钛合金具有更高的性价比，工程应用前景广阔。

Description

一种低成本的α+β型钛合金
技术领域
本发明属于合金技术领域，涉及一种低成本的α+β型钛合金。
背景技术
钛及钛合金因具有高比强度、耐蚀性好等优点而被广泛应用于航空、航天、兵器、汽车等工业领域。到目前为止，国内外研制成功的钛合金已经多达几十种，其中应用最广泛的是Ti-6Al-4V合金。在航空、汽车、能源、舰船、化工、医疗器械及体育用品等所有钛合金应用领域中，Ti-6Al-4V合金的比重占到50％以上。由于Ti-6Al-4V合金中含有4％(重量百分比，下同)的价格昂贵的钒元素，导致Ti-6Al-4V合金的生产成本较高，因而限制了它在工业领域，特别是在民用领域的应用范围。Ti-6Al-4V合金不仅加工成本较高，而且难以加工形状很复杂的零件，因而限制了其在更大范围的应用。
发明内容
本发明的目的是：提出一种力学性能与Ti-6Al-4V合金相当，但具有更高性价比的α+β型钛合金。
本发明的技术方案是：一种低成本的α+β型钛合金，其特征在于：该合金成分的重量百分比组成为：Al：3％～3.7％；Mo：2.5％～4％；Zr：2％～4％；Si：0％～0.35％；Cr：2.3％～3.3％或Fe：0.4％～1.2％；余量为Ti；合金中的杂质元素总量≤0.4％，且间隙杂质元素C≤0.04％；O≤0.15％；N≤0.04％；H≤0.015％。
本发明的优点是：与Ti-6Al-4V合金相比，本发明α+β型钛合金用价格便宜的其他金属元素代替了昂贵的钒元素，从而降低了合金的生产成本。由于综合力学性能与Ti-6Al-4V合金相当，因而本发明α+β型钛合金具有更高的性价比，工程应用前景广阔。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明，种低成本的α+β型钛合金，其特征在于：该合金成分的重量百分比组成为：Al：3％～3.7％；Mo：2.5％～4％；Zr：2％～4％；Si：0％～0.35％；Cr：2.3％～3.3％或Fe：0.4％～1.2％；余量为Ti；合金中的杂质元素总量≤0.4％，且间隙杂质元素C≤0.04％；O≤0.15％；N≤0.04％；H≤0.015％。
本发明钛合金的制备过程是：按照上述成分范围的要求配比钛合金，原材料可以选用纯Al、Al-Mo中间合金、Ti-Mo中间合金、Ti-Fe中间合金、纯Cr、海绵锆、海绵钛等。按配比成分混料后压制成电极，在真空自耗电弧炉中熔炼两次或三次获得合金铸锭。铸锭扒皮、切去冒口和尾端后，经过开坯锻造、中间多火次变形、最终锻造或轧制成棒材、板材、锻件等本发明钛合金的各类半成品，经过合适热处理后的这些合金半成品可以用于制造工程零部件。开坯锻造加热温度为1050℃～1150℃，反复墩拔的加热温度为合金β转变温度以下30℃～80℃，即Tβ-30℃～80℃；最终成形温度可以根据需要的组织形态进行选择。
实施例1：
按名义成分Ti-3.5Al-2.5Mo-2Zr-2.3Cr(重量百分比，％)配制合金料，原材料使用Al-55％Mo中间合金、0级海绵钛、火器海绵锆、纯Al和纯Cr。混料后压制成电极，用真空自耗电弧炉熔炼三次获得合金铸锭。铸锭扒皮、切去冒口和尾端后，在1150℃开坯锻造，并在Tβ-30℃～80℃下进行多火次墩拔以细化组织，最后锻成Ф55mm的棒材。棒材经650℃/1h/AC热处理后获得的力学性能典型值为：屈服强度≥870MPa，断裂强度≥950Mpa，延伸率≥10％。
实施例2：
按名义成分Ti-3Al-2.5Mo-2Zr-2.8Cr(重量百分比，％)配制合金料，原材料使用Ti-32％Mo中间合金、0级海绵钛、火器海绵锆、纯Al和Ti-Fe中间合金。混料后压制成电极，用真空自耗电弧炉熔炼三次获得合金铸锭。铸锭扒皮、切去冒口和尾端后，在1150℃开坯锻造，并在Tβ-30℃～80℃下进行多火次墩拔以细化组织，最后轧制成Ф22mm的棒材。棒材经860℃/1h/WQ+650℃/2h/AC热处理后获得的力学性能典型值为：屈服强度≥910MPa，断裂强度≥980Mpa，延伸率≥13％。
实施例3～实施例16的合金名义成分参见表1。
表1实施例3～实施例16的合金名义成分
Al：3％～3.7％；Mo：2.5％～4％；Zr：2％～4％；Si：0％～0.35％；Cr：2.3％～3.3％或Fe：0.4％～1.2％
Figure BSA00000491309100021
Figure BSA00000491309100031
上述实施例合金制备过程与实施例1和2类似，它们被锻成Ф45mm的棒材，经Tβ-40℃/1h/WQ+Tβ-300℃/2h/AC热处理后获得的力学性能典型值为：屈服强度≥870MPa，断裂强度≥950MPa，延伸率≥6％。

Claims (1)

1.一种低成本的α+β型钛合金，其特征在于：该合金成分的重量百分比组成为：Al：3％～3.7％；Mo：2.5％～4％；Zr：2％～4％；Si：0％～0.35％；Cr：2.3％～3.3％或Fe：0.4％～1.2％；余量为Ti；合金中的杂质元素总量≤0.4％，且间隙杂质元素C≤0.04％；O≤0.15％；N≤0.04％；H≤0.015％。 
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