CN103097559A - 高强度和延展性α/β钛合金 - Google Patents

高强度和延展性α/β钛合金 Download PDF

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Abstract

一种α/β钛合金，包括（以基于总合金重量的重量百分数计算）3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达0.30的其它元素。所述α/β钛合金的非限制实施方案的铝当量值在6.4至7.2范围内，屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）的范围内，极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）的范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。

Description

高强度和延展性α/β钛合金
相关申请的交叉引用
本发明是依据美国法典第35篇第120条的规定要求2010年10月13日提交、发明名称为“High Strength Alpha/Beta Titanium Alloy Fasteners andFastener Stock”的共同待决的美国专利申请号12/903,851的优先权的部分继续申请，其中所述申请是依据美国法典第35篇第120条的规定要求2010年9月23日提交、发明名称为“High Strength Alpha/Beta Titanium Alloy Fastenersand Fastener Stock”的共同待决的美国专利申请号12/888,699的优先权的部分继续申请。申请号12/903,851和12/888,699的全部公开内容以引用方式并入本文中。
技术背景
技术领域
本发明涉及高强度和延展性α/β钛合金。
发明背景
钛合金通常具有高强度重量比、耐腐蚀，并且在适度高温下耐蠕变。出于这些原因，钛合金被用于各种航天、航空、国防、海洋和汽车应用，包括，例如，起落架构件、发动机机架、防弹产品、船体以及机械紧固件。
减轻飞机或其它移动交通工具的重量能够节省燃料。因此，例如，航天工业中存在减轻飞机重量的强劲需求。钛和钛合金由于具有高强度重量比，因此是在飞机应用中实现减轻重量的优良材料。用于航天应用中的多数钛合金零件由Ti-6Al-4V合金（ASTM Grade5；UNS R56400；AMS4928、AMS4911）制成，这种合金是α/β钛合金。
Ti-6Al-4V合金是一种最常见的钛基制造材料，估计占总钛基材料市场的50%以上。Ti-6Al-4V合金由于将轻质、耐腐蚀，以及在低到中温下的高强度有利组合，因此被用于若干应用中。例如，Ti-6Al-4V合金被用于制备飞机发动机部件、飞机结构部件、紧固件、高性能汽车部件、医疗装置的部件、体育器械、海洋应用的部件，以及化学加工设备的部件。
Ti-6Al-4V合金轧制产品通常用于轧制退火条件或固溶处理和时效处理（STA）条件中。本文所用术语“轧制退火条件”是指钛合金在“轧制退火”热处理后的条件，在“轧制退火”热处理中，工件在高温（例如，1200-1500℉/649-816℃）下退火约1至8小时并在静止空气中冷却。轧制退火热处理在工件在α+β相场中热加工之后进行。在室温下，处于轧制退火条件下的直径为约2英寸至4英寸（5.08cm至10.16cm）的圆条材Ti-6Al-4V合金具有130ksi（896MPa）的最小指定极限拉伸强度以及120ksi（827MPa）的最小指定屈服强度。轧制退火的Ti-6Al-4V板通常被生产成规格AMS4911，而轧制退火的Ti-6Al-4V条材通常被生产成规格AMS4928。
以引用方式全文并入本文中的美国专利号5,980,655（“'655专利”）中公开了一种α/β钛合金，所述α/β钛合金包括（以重量百分数计）2.90至5.00的铝；2.00至3,00的钒；0.40至2.00的铁；0.20至0.30的氧；附带杂质；以及钛。本文中将'655专利中公开的α/β钛合金称为“'655合金”。'655合金内可商购合金成分标称地包括（以基于总合金重量的重量百分数计算）4.00铝、2.50钒、1.50铁、0.25氧、附带杂质和钛，并且本文中可以称为Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O合金。
由于难以对Ti-6Al-4V合金进行冷加工，因此通常在高温下，通常在α2溶线温度以上，对合金进行加工（例如，锻造、轧制、拉制等）。Ti-6Al-4V合金无法有效地冷加工以提高强度，原因在于，例如，冷变形期间的高断裂（即，工件故障）发生率。但是，如以引用方式全文并入本文中的美国专利申请公开No.2004/0221929所述，人们惊奇且意外地发现，'655合金具有很大程度的冷变形性/可加工性。
令人惊奇地，'655合金可以进行冷加工以获得高强度，同时维持可加工的延展性水平。本文定义的可加工的延展性水平是指合金伸长率大于6%的条件。此外，'655合金的强度与Ti-6Al-4V所能获得的强度相当。例如，如'655专利的表6所示，针对Ti-6Al-4V测量的拉伸应力是145.3ksi（1,002MPa），而'655合金的试验样本的拉伸轻度为138.7ksi至142.7ksi（956.3MPa至983.9MPa）。
航天材料技术规格6946B（AMS6946B）指定了相较于'655专利的权利要求中所述范围更有限的化学组成范围。AMS6946B中指定的合金保留了'655专利的较宽元素范围限制的成形性，但AMS6946B允许的机械强度性质下限低于对市售Ti-6Al-4V合金指定的下限。例如，根据AMS-4911L，厚0.125英寸（3.175mm）的Ti-6Al-4V板的最低拉伸强度为134ksi（923.9MPa），并且最低屈服强度为126ksi（868.7MPa）。相比较而言，根据AMS6946B，厚0.125英寸（3.175mm）的Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O板的最低拉伸强度为130ksi（896.3MPa），并且最低屈服强度为115ksi（792.9MPa）。
由于持续需要通过减轻飞机和其它交通工具的重量来减少燃料消耗，因此需要一种改良的可延展α/β钛合金，这种钛合金的机械性质优选地相当于或优于Ti-6Al-4Vα/β钛合金的机械性质。
发明内容
根据本发明的一方面，一种α/β钛合金包括（以基于总合金重量的重量百分数计算）：3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达总共0.30的其它元素。
根据本发明的另一方面，一种α/β钛合金基本上由以下成分组成（重量百分数）：3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达总共0.30的其它元素。
附图简述
参考以下附图可以更清楚地了解本文所述合金和相关方法的特征和优点，其中：
图1是极限拉伸强度和屈服强度随由根据本发明的铝的非限制实施方案组成的条材和线材的铝当量变化的图表；
图2是极限拉伸强度和屈服强度随由根据本发明的铝的非限制实施方案组成的0.5英寸（1.27cm）直径的线材的铝当量变化的图表；以及
图3是拉伸强度、屈服强度和伸长率随由根据本发明的铝的非限制实施方案组成的厚1英寸（2.54cm）的板的铝当量变化的图表。
在考虑以下对根据本发明的合金和相关方法的特定非限制实施方案的详细说明之后，读者将了解前述细节以及其它内容。
具体实施方式
在本非限制实施方案说明中，除了操作实例之外或除非另作说明，否则表示数量或性质的所有数字均理解成在任何情况下由“约”修饰。因此，除非指出相反意思，否则以下说明中的所有数值参数均为近似值，可以随着意图获得的目标材料性质以及根据本发明的方法而变。至少，并且不意图限制权利要求范围等效物教义的应用，每个数值参数应至少符合报告的有效数位的数目，并且使用普通四舍五入技术。
被描述成以引用方式全文或部分并入本文的任何专利、出版物或其它公开材料必须满足以下前提：并入的材料不得与本公开内容中阐明的现有定义、声明或其它公开材料冲突。因此，在必要情况下，本文中阐明的公开内容优先于以引用方式并入本文的任何冲突材料。被描述成以引用方式并入本文中、但与本文阐明的现有定义、声明或其它公开材料冲突的任何材料，或者这些材料的任何部分，仅在并入材料与现有公开材料之间不存在冲突的情况下并入。
根据本发明的α/β钛合金的非限制实施方案包括以下成分、由以下成分组成或基本上由以下成分组成（重量百分数）：3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达总共0.30的其它元素。在根据本发明的某些非限制实施方案中，所述α/β钛合金中可能存在的其它元素（作为多达0.30重量%的其它元素的一部分）包括以下元素中的一种或多种：硼、锡、锆、钼、铬、镍、硅、铜、铌、钽、锰、钇和钴，并且在某些非限制实施方案中，每种此类其它元素的重量百分数为0.10及以下，但存在两个例外。这两个例外就是硼和钇，如果这两个元素作为其它元素的一部分存在，那么这两个元素各自的浓度小于0.005重量%。
I.合金成分
根据本发明的非限制合金实施方案包括钛、铝、钒、铁和氧。如果下述成分只包括合金元素，则应了解，剩余部分中包括钛和附带杂质。
A.铝
铝是钛合金中的α相加强物。根据本发明的α/β钛合金的非限制实施方案中的铝成分范围小于'655专利中公开的铝范围。此外，本发明的某些非限制铝实施方案的最低铝含量大于AMS6946B中阐明的最低含量。已证实，这些组成特征使得合金能够更为一致地具备相当于Ti-6Al-4V合金的机械性质。根据本发明的α/β钛合金中的最小铝浓度为3.9重量%。根据本发明的α/β钛合金中的最大铝浓度为4.5重量%。
B.钒
钒是钛合金的β相稳定物。根据本发明的α/β钛合金中的最小钒浓度大于'655专利中公开以及AMS6946B中阐明的最小浓度。已证实，这种组成特征使得α相和β相的体积分数能够达到最优且可控的平衡。α相和β相的平衡提供了根据本发明的具有绝佳延展性和成形性的合金。钒以2.2重量%的最小浓度存在于根据本发明的α/β钛合金中。根据本发明的α/β钛合金中的最大钒浓度为3.0重量%。
C.铁
铁是钛合金中的类低共熔合金β稳定物。相对于'655中所述的合金，根据本发明的α/β钛合金中铁的最小浓度较大且范围较窄。已证实，这些特征使α相和β相的体积分数达到最佳且可控的平衡。这种平衡提供了根据本发明的具备绝佳延展性和成形性的合金。铁以1.2重量%的最小浓度存在于根据本发明的α/β合金中。根据本发明的α/β钛合金中的最大铁浓度为1.8重量%。
D.氧
氧是钛合金中的α相加强物。根据本发明的α/β钛合金中的氧成分范围小于'655专利中公开以及AMS6946B规格中的范围。此外，根据本发明的铝的非限制实施方案中的最小氧浓度大于'655专利和AMS6946B规格中的最小浓度。已证实，这些组成特征使得根据本发明的合金能够一致地具备相当于特定Ti-6Al-4V机械性质的机械性质。根据本发明的α/β钛合金中的最小氧浓度为0.24重量%。根据本发明的α/β钛合金中的最大氧浓度为0.30重量%。
除了包括上述钛、铝、钒、铁和氧之外，根据本发明的α/β钛合金的某些非限制实施方案包括其它元素，这些元素的总浓度不超过0.30重量%。在某些非限制实施方案中，这些其它元素包括以下元素中的一种或多种：硼、锡、锆、钼、铬、镍、硅、铜、铌、钽、锰、钇和钴，其中每种此类元素的重量百分数为0.10及以下，但存在两个例外。这两个例外就是硼和钇。如果硼和钇存在于根据本发明的合金中，则它们各自的重量百分数小于0.005。
附带杂质也可以存在于根据本发明的α/β钛合金中。例如，可以存在多达约0.008重量%的碳。可以存在多达约0.05重量%的氮。可以存在多达约0.015重量%的氢。其它可能的附带杂质对冶金领域中的普通技术人员而言是显而易见的。
表1中概括地列出了以下合金的成分：（i）根据本发明的α/β钛合金的某些非限制实施方案，以及（ii）'655专利中公开以及AMS6946B中指定的某些合金。
表1
Figure BDA00002897062200061
本发明人意外地发现，通过提供铝、氧和铁的最低含量大于'655专利中指出的最低含量的本合金，可以提供机械性质（例如强度）一致地（例如）至少相当于轧制退火Ti-6Al-4V合金的特定机械性质的α/β合金。本发明人还意外地发现，通过相对于'655专利中公开的下限和范围来提高铁和钒的最低含量并收缩铁和钒的范围，可以使得轧制退火形式的合金中α相和β相的体积分数达成最佳且可控的平衡。根据本发明的α/β钛合金中各相的最佳平衡使得合金实施方案的延展性优于Ti-6Al-4V合金，同时维持'655专利中公开以及在AMS6946B中指定的合金的延展性。
本领域中的技术人员了解，金属材料的强度和延展性成反相关关系。换言之，通常情况下，随着金属材料的强度增强，所述材料的延展性减弱。因此，根据本发明的α/β钛合金中同时实现强化机械强度和维持延展性是令人意外的，因为对于轧制退火钛合金而言，强度和延展性之间通常存在反相关关系。强化机械强度与维持延展性的意外且令人惊奇的组合是根据本发明的合金实施方案的尤为有利的特征。发明人惊奇的发现，根据本发明的轧制退火合金实施方案具有相当于Ti-6Al-4V合金的强度，而不减弱延展性。
已证实，铝当量值（Aleq）为至少6.3，或者更优选地为至少6.4的根据本发明的某些非限制α/β合金实施方案具备至少相当于Ti-6Al-4V合金的强度。还证实，此类合金的延展性优于Ti-6Al-4V合金，所述Ti-6Al-4V合金的铝当量值通常为约7.5。本文所用术语“铝当量值”或“铝当量”（Aleq）是指等于合金中的铝浓度（重量百分数）加上合金中的氧浓度（重量百分数）的十倍所得的值。换言之，合金的铝当量可以表示为：Aleq=Al（重量%）+10（O（重量%））。
尽管认可钛合金的机械性质通常受测试样本的大小影响，但在根据本发明的非限制实施方案中，α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，或者在某些实施方案中处于6.4至7.2的范围内，并且屈服强度为至少120ksi（827.4MPa），或者在某些实施方案中为至少130ksi（896.3MPa）。
在根据本发明的其它非限制实施方案中，α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，或者在某些实施方案中处于6.4至7.2的范围内，并且屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）的范围内。
在其它非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，或者在某些实施方案中处于6.4至7.2的范围内，并且极限拉伸强度为至少130ksi（896.3MPa），或者在某些实施方案中为至少140ksi（965.3MPa）。
在根据本发明的其它非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，或者在某些实施方案中处于6.4至7.2的范围内，并且极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）的范围内。
在其它非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，或者在某些实施方案中处于6.4至7.2的范围内，并且延展性为至少12%，或者至少16%（伸长率）。
在其它非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，或者在某些实施方案中处于6.4至7.2的范围内，并且延展性在12%至30%（伸长率或“%el”）的范围内。
尽管根据本发明的某些非限制实施方案，6.3是Aleq的绝对最小值，但发明人确定，为了获得与Ti-6Al-4V合金相同的强度，Aleq值至少为6.4。还应了解，在根据本发明的α/β钛合金的其它非限制实施方案中，Aleq的最大值为7.5，并且适用根据本文公开的其它非限制实施方案的强度与延展性关系。
根据一个非限制实施方案，根据本发明的α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，屈服强度为至少120ksi（827.4MPa），极限拉伸强度为至少130ksi（896.3MPa），并且延展性为至少12%（伸长率）。
根据另一个非限制实施方案，根据本发明的α/β钛合金的铝当量值为至少6.4，屈服强度为至少130ksi（896.3MPa），极限拉伸强度为至少140ksi（965.3MPa），并且延展性为至少12%（伸长率）。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金的铝当量值在6.4至7.2的范围内，屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）的范围内，极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）的范围内，并且延展性在12%至30%（伸长率）的范围内。
在一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均极限拉伸强度（UTS）：
UTS≥14.767（Aleq）+48.001。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均屈服强度（YS）：
YS≥13.338（Aleq）+46.864。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均延展性：
%el≥3.3669（Aleq）-1.9417。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均极限拉伸强度（UTS）：
UTS≥14.767（Aleq）+48.001；
满足下式的平均屈服强度（YS）：
YS≥13.338（Aleq）+46.864；
以及满足下式的平均延展性：
%el≥3.3669（Aleq）-1.9417。
在一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均极限拉伸强度（UTS）：
UTS≥12.414（Aleq）+64.429。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均屈服强度（YS）：
YS≥13.585（Aleq）+44.904。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均延展性：
%el≥4.1993（Aleq）+7.4409。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均极限拉伸强度（UTS）：
UTS≥12.414（Aleq）+64.429；
满足下式的平均屈服强度（YS）：
YS≥13.585（Aleq）+44.904；
以及满足下式的平均延展性：
%el≥4.1993（Aleq）+7.4409。
在一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均极限拉伸强度（UTS）：
UTS≥10.087（Aleq）+76.785。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均屈服强度（YS）：
YS≥13.911（Aleq）+39.435。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均延展性：
%el≥1.1979（Aleq）+8.5604。
在另一个非限制实施方案中，根据本发明的α/β钛合金具有满足下式的平均极限拉伸强度（UTS）：
UTS≥10.087（Aleq）+76.785；
满足下式的平均屈服强度（YS）：
YS≥13.911（Aleq）+39.435；
以及满足下式的平均延展性（伸长率，%el）：
%el≥1.1979（Aleq）+8.5604。
已确定，相对于Ti-6Al-4V合金，根据本发明的α/β钛合金的非限制实施方案具有相似或较高机械强度、较大延展性，以及更好的变形性。因此，可以在航天、航空、海洋、汽车和其它应用中用由根据本发明的合金制成的制品来替代Ti-6Al-4V合金制品。根据本发明的合金实施方案的高强度和延展性使得能够制造耐受性大且目前无法使用Ti-6Al-4V合金制成的特定轧制成品形状。
本发明的一方面涉及一种制品，所述制品包括且/或由根据本发明的合金制成。所述制品的某些非限制实施方案可以选自以下：飞机发动机部件、飞机结构部件、汽车部件、医疗装置部件、体育器械部件、海洋应用部件以及化学加工设备部件。本领域中的普通技术人员目前已知或之后已知、可能包括和/或由根据本发明的α/β合金实施方案制成的其它制品在本文公开的实施方案的范围内。包括且/或由根据本发明的合金制成的制品通过本领域的普通技术人员目前已知或未来已知的成形或其它制造技术制成。
以下的实例意图进一步描述特定非限制实施方案，而不限制本发明的范围。本领域的普通技术人员将认识到，可能存在在本发明范围内的以下实例的变化形式，以及本文中未详细公开的其它实施方案，本发明的范围仅由权利要求书限定。
实例1
使用传统真空电弧重熔（VAR）、等离子熔炼（PAM）或电子束冷床熔炼（EB）对具有根据本发明的成分的α/β钛合金铸块进行铸造以进行初级熔炼，并且使用VAR对其进行重熔。铸块的成分在上表1的“根据本发明的非限制实施方案”列中列出的范围内。
本实例1中制备的铸块成分的铝当量值为约6.0至约7.1。使用各种热轧工艺将铸块加工成直径在0.25英寸（0.635cm）与3.25英寸（8.255cm）之间的热轧条材和线材。热轧在1550℉（843.3℃）与1650℉（898.9℃）之间的起始温度下进行。所述温度范围在本实例的合金的α/β转变温度之下，所述α/β转变温度为约1750℉至约1850℉（约954.4℃至约1010℃），具体取决于实际化学组成。热轧之后，将经过热轧的条材和线材在1275℉（690.6℃）下退火一个小时，然后用空气冷却。实例中制备的条材和线材样本各自的直径、铝浓度、铁浓度、氧浓度和计算的Aleq如表2所示。
Figure BDA00002897062200111
图1示出了表2中列出的条材和线材样本的室温极限拉伸强度（UTS）、屈服强度（YS）和伸长率（%el）随样本中合金的铝当量值而变的图表。图1还包括经由线性回归确定的穿过UTS、YS和%el数据点的趋势线。可以看出，平均强度和平均伸长率随着Aleq的增大而提高。这种关系令人感到惊奇和意外，因为这与强度增大伴有延展性降低的常规关系相反。
Ti-6Al-4V的典型UTS和YS下限分别为135ksi（930.8MPa）和125ksi（861.8MPa）。表2中所列本发明样本的YS范围为从针对Aleq为约6.0的样本的约125ksi至针对Aleq为约7.1的样本的约141ksi。Aleq为约6.4的样本具有约130ksi（896.3MPa）的YS。表2中所列本发明样本的UTS范围为从针对Aleq为约6.0的样本的约135ksi至针对Aleq为约7.1的样本的约153ksi。Aleq为约6.4的样本具有约141ksi（972MPa）的YS。
实例2
在室温下对实例1中直径为0.5英寸（1.27cm）且铝当量值为约6.5、约6.8和约7.15的第9至11号线材样本进行拉伸试验。拉伸试验的结果如图2所示。所有这些样本的拉伸和屈服强度均相当于或优于商业Ti-6Al-4V合金的强度。与图1一样，可以从图2中看出，Aleq增大时强度也增大，并且平均伸长率也增大。如上所述，这种趋势令人感到惊奇和意外，因为这与强度增大伴有延展性降低的常规关系相反。与代表在不同大小样本上进行试验的图1相比，图2的数据的散布较少，此图代表在相同大小样本上进行试验，因为机械性质在一定程度上受试验样本大小的影响。
实例3
1英寸（2.54cm）厚的热轧板样本由根据实例1所述步骤制成的铸块制成。合金铸块的成分在上表1的“根据本发明的非限制实施方案”列中列出的范围内，其中铝浓度和氧浓度以及铝当量值如表3所示。
Figure BDA00002897062200121
所有热轧温度均在合金的α/β转变温度之下。合金的Aleq值范围为约6.5至约7.1。使用室温拉伸试验来确定拉伸强度、屈服强度以及伸长率（延展性）。拉伸试验的结果如图3所示。可以从图3中看出，如计算的铝当量所示，Al和O含量较大的合金的室温强度至少相当于Ti-6Al-4V合金的强度水平。此外，观察到强度随着Aleq的增大而增大。此外，随着Aleq的增大以及强度的增强，本发明合金的平均延展性略微增强，或者基本上保持不变。这种趋势令人感到惊奇和意外，因为这与强度增大伴有延展性降低的常规关系相反。
尽管已参考各种示例性、说明性和非限制性实施方案来描述本发明。但本领域的普通技术人员将认识到，可以在不脱离本发明范围的情况下做出任何所公开的实施方案（或这些实施方案的一部分）的各种替代形式、修改形式或组合，本发明的范围仅由权利要求书限定。因此，预期并了解到，本发明包括本文未明确阐明的其它实施方案。例如，此类实施方案可以通过组合和/或修改本文公开的实施方案的任何公开步骤、成分、组分、部件、元件、特征、方面等得到。因此，本发明不限于各种示例性、说明性和非限制实施方案的说明，而是仅由权利要求书限定。通过这种方式，应了解，在实行本专利申请期间，可以对权利要求做出修改，以向本文中以不同方式描述的本发明添加特征。

Claims (28)

1.一种α/β钛合金，其包括（以基于总合金重量的重量百分数计算）：
3.9至4.5的铝；
2.2至3.0的钒；
1.2至1.8的铁；
0.24至0.30的氧；
多达0.08的碳；
多达0.05的氮；
多达0.015的氢；
钛；以及
多达0.30的其它元素。
2.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中：
所述多达0.30的其它元素包括以下元素中的至少一种：硼、锡、锆、钼、铬、镍、硅、铜、铌、钽、锰、钇和钴；
硼和钇（如果存在）各自的含量均小于0.005；以及
锡、锆、钼、铬、镍、硅、铜、铌、钽、锰和钴（如果存在）各自的含量不超过0.10。
3.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且屈服强度为至少120ksi（827.4MPa）。
4.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且极限拉伸强度为至少130ksi（896.3MPa）。
5.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且延展性为至少12%伸长率。
6.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4；屈服强度为至少120ksi（827.4MPa）；极限拉伸强度为至少130ksi（896.3MPa）；并且延展性为至少12%伸长率。
7.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）范围内。
8.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）范围内。
9.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。
10.如权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）的范围内，极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）的范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。
11.一种α/β钛合金，其基本上由以下成分组成（以基于总合金重量的重量百分数计算）：
3.9至4.5的铝；
2.2至3.0的钒；
1.2至1.8的铁；
0.24至0.30的氧；
多达0.08的碳；
多达0.05的氮；
多达0.015的氢；
钛；以及
多达0.30的其它元素。
12.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中：
所述总共多达0.30的其它元素包括以下元素中的至少一种：硼、锡、锆、钼、铬、镍、硅、铜、铌、钽、锰、钇和钴；
硼和钇（如果存在）各自的含量小于0.005；以及
锡、锆、钼、铬、镍、硅、铜、铌、钽、锰和钴（如果存在）各自的含量不超过0.10。
13.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且屈服强度为至少120ksi（827.4MPa）。
14.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且极限拉伸强度为至少130ksi（896.3MPa）。
15.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且延展性为至少12%伸长率。
16.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4；屈服强度为至少120ksi（827.4MPa）；极限拉伸强度为至少130ksi（896.3MPa）；并且延展性为至少12%伸长率。
17.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）范围内。
18.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）范围内。
19.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。
20.如权利要求11所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）的范围内，极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）的范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。
21.一种包括如权利要求1所述的合金的制品。
22.如权利要求21所述的制品，其中所述制品由如权利要求1所述的合金组成。
23.如权利要求21所述的制品，其中所述制品选自以下：飞机发动机部件、飞机结构部件、汽车部件、医疗装置部件、体育器械部件、海洋应用部件以及化学加工设备部件。
24.如权利要求22所述的制品，其中所述制品选自以下：飞机发动机部件、飞机结构部件、汽车部件、医疗装置部件、体育器械部件、海洋应用部件以及化学加工设备部件。
25.一种包括如权利要求11所述的合金的制品。
26.如权利要求25所述的制品，其中所述制品由如权利要求11所述的合金组成。
27.如权利要求25所述的制品，其中所述制品选自以下：飞机发动机部件、飞机结构部件、汽车部件、医疗装置部件、体育器械部件、海洋应用部件以及化学加工设备部件。
28.如权利要求26所述的制品，其中所述制品选自以下：飞机发动机部件、飞机结构部件、汽车部件、医疗装置部件、体育器械部件、海洋应用部件以及化学加工设备部件。
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