CN104745872A - 一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法，本发明涉及高温钛合金及其制备方法。本发明要解决现有钛合金的使用温度一般在600℃以下，当钛合金在温度为650℃以上时，存在强度差、抗氧化性不足的问题。适用于650℃温度下使用的高温钛合金由Al、Sn、Zr、Mo、Si、Nb、W、Y、B和余量为Ti组成；方法：一、称取各组分；二、熔炼；三、热等静压处理；四、热处理，即得到适用于650℃温度下使用的高温钛合金。本发明用于一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法。

Description

一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及高温钛合金及其制备方法。

背景技术

钛合金由于其优异的性能，在航空航天领域具有广泛的应用。随着航空、航天飞行器飞行速度的增加，对飞行器结构部件使用温度的要求越来越高，常规钛合金已经不能满足使用温度对材料的要求，因此需要发展新型的及耐热温度在650℃以上的轻质耐热高温钛合金结构材料。

对于钛合金来说，近α型钛合金具有较好的高温强度和塑性，特别适合于钛合金在高温下的用途，因而目前高温钛合金大多为近α型钛合金。其中，又以Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系钛合金占主导地位。美国的Ti-1100，英国的IMI829、IMI834钛合金，俄罗斯的BT18Y、BT36合金，以及中国的Ti60、Ti600等都是Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si，这些合金的使用温度都在600℃以下。

由以上可知，现有钛合金的使用温度一般在600℃以下，当钛合金在温度为650℃以上时，存在强度差、抗氧化性不足的问题。

发明内容

本发明要解决现有钛合金的使用温度一般在600℃以下，当钛合金在温度为650℃以上时，存在强度差、抗氧化性不足的问题，而提供一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法。

一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金按重量百分比由5％～7％的Al、4％～6％的Sn、9％～12％的Zr、0.7％～1.0％Mo、0.1％～0.3％Si、1％～2％Nb、1％～2％W、0.1％～0.5％Y、0.3％～0.8％B和余量为Ti组成，所述的适用于650℃温度下使用的高温钛合金的抗拉强度为553MPa～572MPa，屈服强度为431.0MPa～460MPa，伸长率为6.0％～8.4％。

本发明的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金依据GB/T 4338-2006标准，在拉伸温度为650℃下测试，抗拉强度为553MPa～572MPa，屈服强度为431.0MPa～460MPa，伸长率为6.0％～8.4％。

一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，是按照以下步骤进行的：

一、称取各组分：按各元素重量百分比组成为5％～7％的Al、4％～6％的Sn、9％～12％的Zr、0.7％～1.0％Mo、0.1％～0.3％Si、1％～2％Nb、1％～2％W、0.1％～0.5％Y、0.3％～0.8％B和余量为Ti分别称取海绵钛、高纯铝锭、高纯海绵锆、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金、Al-Y中间合金及含硼原材料为原料；

二、熔炼：将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法或真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭；

三、热等静压处理：在氩气压力110MPa～150MPa及加热温度为900℃～950℃的条件下，将高温钛合金铸锭保温2h～3h，随炉冷却，得到热等静压后的高温钛合金铸锭；

四、热处理：将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为940℃～975℃下保温1h～3h，自然冷却，然后在温度为650℃～750℃下保温1h～3h，自然冷却，即得到适用于650℃温度下使用的高温钛合金；

当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合、Al-W中间合金及Al-Si中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料置于熔炼炉的铜坩埚内，将高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料置于熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10^-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体，然后将二次加料斗的高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到高温钛合金熔体，然后将铜坩埚翻转，将高温钛合金熔体倾倒入钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，得到高温钛合金铸锭；

当步骤二中将步骤一称取的原料利用真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金及Al-Y中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料利用压力机压制成电极块，然后将电极块在真空焊箱内组焊成自耗电极，最后将自耗电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，得到圆柱型的一次锭，将圆柱型的一次锭从圆形面顶部阵列钻有n个孔槽，再将含硼原材料均匀分成n份并置于n个孔槽内，然后将内部含有含硼原材料的圆柱型的一次锭在真空自耗电弧炉中进行2次熔炼，得到高温钛合金铸锭；所述的n≥1。

本发明的有益效果是：本发明的高温钛合金在650℃下仍然具有较高的强度和塑性，并且其抗氧化性能优良。本发明中的高温钛合金由于加入了Y和B元素，得到的高温钛合金显微组织细小、力学性能优良，在拉伸温度为650℃下，抗拉强度为553MPa～572MPa，屈服强度为431.0MPa～460MPa，伸长率为6.0％～8.4％。

原理：Y和B加入后，在高温钛合金的凝固过程中，Y和B在合金的固液界面前沿溶质富集，影响液相线温度，引起成分过冷，促进β大量形核，形核后TiB和Y₂O₃也都能阻碍其长大，同时也以同样的方式影响α集束。

本发明用于一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金及其制备方法。

附图说明

图1为实施例一制备的高温钛合金在650℃循环氧化105h后放大5000倍的表面形貌；

图2为实施例一制备的高温钛合金在650℃循环氧化105h后放大50000倍的表面形貌。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金按重量百分比由5％～7％的Al、4％～6％的Sn、9％～12％的Zr、0.7％～1.0％Mo、0.1％～0.3％Si、1％～2％Nb、1％～2％W、0.1％～0.5％Y、0.3％～0.8％B和余量为Ti组成，所述的适用于650℃温度下使用的高温钛合金的抗拉强度为553MPa～572MPa，屈服强度为431.0MPa～460MPa，伸长率为6.0％～8.4％。

本实施方式的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金依据GB/T 4338-2006标准，在拉伸温度为650℃下测试，抗拉强度为553MPa～572MPa，屈服强度为431.0MPa～460MPa，伸长率为6.0％～8.4％。

本具体实施方式将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为933℃～975℃下保温1h～3h，即在相变点(983℃)以下8℃～50℃。

本具体实施方式为使成分均匀，合金熔化后保温15min～20min再浇注，通过翻转机构将坩埚翻转将熔化好的高温钛合金熔体浇注到模具里面。

本具体实施方式当步骤二中将步骤一称取的原料利用真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，n个孔槽的尺寸形状相同。

本实施方式的有益效果是：本实施方式的高温钛合金在650℃下仍然具有较高的强度和塑性，并且其抗氧化性能优良。本实施方式中的高温钛合金由于加入了Y和B元素，得到的高温钛合金显微组织细小、力学性能优良，在拉伸温度为650℃下，抗拉强度为553MPa～572MPa，屈服强度为431.0MPa～460MPa，伸长率为6.0％～8.4％。

具体实施方式二：一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法是按照以下步骤进行的：

一、称取各组分：按各元素重量百分比组成为5％～7％的Al、4％～6％的Sn、9％～12％的Zr、0.7％～1.0％Mo、0.1％～0.3％Si、1％～2％Nb、1％～2％W、0.1％～0.5％Y、0.3％～0.8％B和余量为Ti分别称取海绵钛、高纯铝锭、高纯海绵锆、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金、Al-Y中间合金及含硼原材料为原料；

二、熔炼：将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法或真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭；

三、热等静压处理：在氩气压力110MPa～150MPa及加热温度为900℃～950℃的条件下，将高温钛合金铸锭保温2h～3h，随炉冷却，得到热等静压后的高温钛合金铸锭；

四、热处理：将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为940℃～975℃下保温1h～3h，自然冷却，然后在温度为650℃～750℃下保温1h～3h，自然冷却，即得到适用于650℃温度下使用的高温钛合金；

当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合、Al-W中间合金及Al-Si中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料置于熔炼炉的铜坩埚内，将高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料置于熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10^-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体，然后将二次加料斗的高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到高温钛合金熔体，然后将铜坩埚翻转，将高温钛合金熔体倾倒入钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，得到高温钛合金铸锭；

当步骤二中将步骤一称取的原料利用真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金及Al-Y中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料利用压力机压制成电极块，然后将电极块在真空焊箱内组焊成自耗电极，最后将自耗电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，得到圆柱型的一次锭，将圆柱型的一次锭从圆形面顶部阵列钻有n个孔槽，再将含硼原材料均匀分成n份并置于n个孔槽内，然后将内部含有含硼原材料的圆柱型的一次锭在真空自耗电弧炉中进行2次熔炼，得到高温钛合金铸锭；所述的n≥1。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中所述的海绵钛为0级海绵钛，纯度＞99.9wt.％；步骤一中所述的高纯铝锭的纯度＞99.99wt.％；步骤一中所述的高纯海绵锆的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的高纯锡锭的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的Al-Mo中间合金中Mo含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-Nb中间合金中Nb含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-W中间合金中W含量为50wt.％～70wt.％；步骤一中所述的Al-Si中间合金中Si含量为10wt.％～20wt.％；步骤一中所述的Al-Y中间合金中Y含量为70wt.％～80wt.％；步骤一中所述的含硼原材料为硼粉。其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三之一不同的是：当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，所述的钢模具为圆筒形钢模，上下贯通，在钢模底部设有厚度为30mm～50mm的铜板，在钢模上方设有保温冒口。其它与具体实施方式二或三相同。

本实施例使铸锭能够从底部向顶部形成顺序凝固，同时保温冒口能够起到补缩作用，减少铸锭缩孔缺陷。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是：步骤一中所述的Al-Mo中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Nb中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-W中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Si中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Y中间合金为直径不大于5mm的颗粒。其它与具体实施方式二至四相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是：当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，所述的高纯铝锭尺寸小于50mm³。其它与具体实施方式二至五相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例所述的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金按重量百分比由6％的Al、4％的Sn、10％的Zr、0.8％Mo、0.25％Si、1％Nb、1％W、0.3％Y、0.5％B和余量为Ti组成

一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、称取各组分：按各元素重量百分比组成为6％的Al、4％的Sn、10％的Zr、0.8％Mo、0.25％Si、1％Nb、1％W、0.3％Y、0.5％B和余量为Ti分别称取海绵钛、高纯铝锭、高纯海绵锆、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金、Al-Y中间合金及含硼原材料为原料；

二、熔炼：将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭；

三、热等静压处理：在氩气压力150MPa及加热温度为950℃的条件下，将高温钛合金铸锭保温2.5h，随炉冷却，得到热等静压后的高温钛合金铸锭；

四、热处理：将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为975℃下保温2h，自然冷却，然后在温度为700℃下保温2h，自然冷却，即得到适用于650℃温度下使用的高温钛合金；

步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合、Al-W中间合金及Al-Si中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料置于熔炼炉的铜坩埚内，将尺寸小于50mm³的高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料置于熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10^-3mbar，然后以速度为10kW/min加载功率至250kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体，然后将二次加料斗的尺寸小于50mm³的高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min，得到高温钛合金熔体，然后将铜坩埚翻转，将高温钛合金熔体倾倒入钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，得到高温钛合金铸锭；

步骤一中所述的海绵钛为0级海绵钛，纯度＞99.9wt.％；步骤一中所述的高纯铝锭的纯度＞99.99wt.％；步骤一中所述的高纯海绵锆的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的高纯锡锭的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的Al-Mo中间合金中Mo含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-Nb中间合金中Nb含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-W中间合金中W含量为50wt.％～70wt.％；步骤一中所述的Al-Si中间合金中Si含量为10wt.％～20wt.％；步骤一中所述的Al-Y中间合金中Y含量为70wt.％～80wt.％；步骤一中所述的含硼原材料为硼粉；

所述的钢模具为圆筒形钢模，上下贯通，在钢模底部设有厚度为30mm～50mm的铜板，在铜模上方设有保温冒口；

步骤一中所述的Al-Mo中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Nb中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-W中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Si中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Y中间合金为直径不大于5mm的颗粒。

实施例一制备的高温钛合金拉伸性能测试如表1所示，依据GB/T 4338-2006标准，在拉伸温度为650℃下，σ_b/MPa：抗拉强度可达到571.8MPa，σ_0.2/MPa：屈服强度可达到460.0MPa，δ/％：伸长率可达到8.17％。

表1实施例一高温钛合金高温拉伸性能

实施例一制备的高温钛合金采用长方体试样，尺寸为10mm×10mm×7mm，六个面都用砂纸打磨至2000目，然后用三氧化二铬水溶液抛光，最后进行超声波清洗。氧化实验在电阻炉中进行，介质是静止空气，氧化实验温度为650℃，每天保温15h，连续七天，共计循环氧化105h；图1为实施例一制备的高温钛合金在650℃循环氧化105h后放大5000倍的表面形貌；图2为实施例一制备的高温钛合金在650℃循环氧化105h后放大50000倍的表面形貌。由图可知，本实施例制备的高温钛合金在650℃循环氧化105h后，氧化表面凸起的氧化团簇很少，尺寸细小为纳米级，氧化颗粒排列致密，同时氧化层几乎没有脱落，因此，抗氧化性能优良。

实施例二：

本实施例所述的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金按重量百分比由6％的Al、4％的Sn、10％的Zr、0.8％Mo、0.25％Si、1％Nb、1％W、0.3％Y、0.5％B和余量为Ti组成

一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、称取各组分：按各元素重量百分比组成为6％的Al、4％的Sn、10％的Zr、0.8％Mo、0.25％Si、1％Nb、1％W、0.3％Y、0.5％B和余量为Ti分别称取海绵钛、高纯铝锭、高纯海绵锆、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金、Al-Y中间合金及含硼原材料为原料；

二、熔炼：将步骤一称取的原料利用真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭；

三、热等静压处理：在氩气压力130MPa及加热温度为900℃的条件下，将高温钛合金铸锭保温2.5h，随炉冷却，得到热等静压后的高温钛合金铸锭；

四、热处理：将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为975℃下保温2h，自然冷却，然后在温度为700℃下保温2h，自然冷却，即得到适用于650℃温度下使用的高温钛合金；

步骤二中将步骤一称取的原料利用真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金、Al-Y中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料利用压力机压制成电极块，然后将电极块在真空焊箱内组焊成自耗电极，最后将自耗电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，得到圆柱型的一次锭，将圆柱型的一次锭从圆形面顶部到底部阵列钻有5个孔槽，再将含硼原材料均匀分成5份并置于5个孔槽内，然后将内部含有含硼原材料的圆柱型的一次锭在真空自耗电弧炉中进行2次熔炼，得到高温钛合金铸锭；

步骤一中所述的海绵钛为0级海绵钛，纯度＞99.9wt.％；步骤一中所述的高纯铝锭的纯度＞99.99wt.％；步骤一中所述的高纯海绵锆的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的高纯锡锭的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的Al-Mo中间合金中Mo含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-Nb中间合金中Nb含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-W中间合金中W含量问50wt.％～70wt.％；步骤一中所述的Al-Si中间合金中Si含量为10wt.％～20wt.％；步骤一中所述的Al-Y中间合金中Y含量为70wt.％～80wt.％；步骤一中所述的含硼原材料为硼粉；

步骤一中所述的Al-Mo中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Nb中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-W中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Si中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Y中间合金为直径不大于5mm的颗粒。

实施例二制备的高温钛合金拉伸性能测试如表2所示，依据GB/T 4338-2006标准，在拉伸温度为650℃下，σ_b/MPa：抗拉强度可达到568.4MPa，σ_0.2/MPa：屈服强度可达到456.3MPa，δ/％：伸长率可达到8.35％。

表2实施例二高温钛合金高温拉伸性能

由以上可知，本发明制备的高温钛合金在650℃下仍然具有较高的强度和塑性，并且其抗氧化性能优良。

Claims (6)

1.一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金，其特征在于一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金按重量百分比由5％～7％的Al、4％～6％的Sn、9％～12％的Zr、0.7％～1.0％Mo、0.1％～0.3％Si、1％～2％Nb、1％～2％W、0.1％～0.5％Y、0.3％～0.8％B和余量为Ti组成；所述的适用于650℃温度下使用的高温钛合金在拉伸温度为650℃下，抗拉强度为553MPa～572MPa，屈服强度为431.0MPa～460MPa，伸长率为6.0％～8.4％。

2.如权利要求1所述的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，其特征在于一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法是按照以下步骤进行的：

一、称取各组分：按各元素重量百分比组成为5％～7％的Al、4％～6％的Sn、9％～12％的Zr、0.7％～1.0％Mo、0.1％～0.3％Si、1％～2％Nb、1％～2％W、0.1％～0.5％Y、0.3％～0.8％B和余量为Ti分别称取海绵钛、高纯铝锭、高纯海绵锆、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金、Al-Y中间合金及含硼原材料为原料；

二、熔炼：将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法或真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭；

三、热等静压处理：在氩气压力110MPa～150MPa及加热温度为900℃～950℃的条件下，将高温钛合金铸锭保温2h～3h，随炉冷却，得到热等静压后的高温钛合金铸锭；

四、热处理：将热等静压后的高温钛合金铸锭在温度为940℃～975℃下保温1h～3h，自然冷却，然后在温度为650℃～750℃下保温1h～3h，自然冷却，即得到适用于650℃温度下使用的高温钛合金；

当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合、Al-W中间合金及Al-Si中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料置于熔炼炉的铜坩埚内，将高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料置于熔炼炉的二次加料斗内，对熔炼炉进行抽真空至真空度达到10^-3mbar，然后以速度为10kW/min～20kW/min加载功率至200kW～300kW，熔炼至铜坩埚内的混合材料完全融化，得到合金熔体，然后将二次加料斗的高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Y中间合金及用铝箔包住的含硼原材料加入到合金熔体中，加热至合金熔化，并在合金熔化温度下保温15min～20min，得到高温钛合金熔体，然后将铜坩埚翻转，将高温钛合金熔体倾倒入钢模具中，1min后向熔炼炉体内充入氩气，然后开炉，得到高温钛合金铸锭；

当步骤二中将步骤一称取的原料利用真空自耗电极电弧熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，具体是按以下步骤进行的：首先将称取的海绵钛及高纯海绵锆混合均匀，然后向混合后的海绵钛及高纯海绵锆中加入高纯铝锭、高纯锡锭、Al-Mo中间合金、Al-Nb中间合金、Al-W中间合金、Al-Si中间合金及Al-Y中间合金，继续混合均匀，得到混合材料，将混合材料利用压力机压制成电极块，然后将电极块在真空焊箱内组焊成自耗电极，最后将自耗电极在真空自耗电弧炉中进行第一次熔炼，得到圆柱型的一次锭，将圆柱型的一次锭从圆形面顶部阵列钻有n个孔槽，再将含硼原材料均匀分成n份并置于n个孔槽内，然后将内部含有含硼原材料的圆柱型的一次锭在真空自耗电弧炉中进行2次熔炼，得到高温钛合金铸锭；所述的n≥1。

3.根据权利要求2所述的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，其特征在于步骤一中所述的海绵钛为0级海绵钛，纯度＞99.9wt.％；步骤一中所述的高纯铝锭的纯度＞99.99wt.％；步骤一中所述的高纯海绵锆的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的高纯锡锭的纯度＞99.7wt.％；步骤一中所述的Al-Mo中间合金中Mo含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-Nb中间合金中Nb含量为50wt.％～60wt.％；步骤一中所述的Al-W中间合金中W含量为50wt.％～70wt.％；步骤一中所述的Al-Si中间合金中Si含量为10wt.％～20wt.％；步骤一中所述的Al-Y中间合金中Y含量为70wt.％～80wt.％；步骤一中所述的含硼原材料为硼粉。

4.根据权利要求2所述的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，其特征在于当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，所述的钢模具为圆筒形钢模，上下贯通，在钢模底部设有厚度为30mm～50mm的铜板，在钢模上方设有保温冒口。

5.根据权利要求2所述的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，其特征在于步骤一中所述的Al-Mo中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Nb中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-W中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Si中间合金为直径不大于5mm的颗粒；步骤一中所述的Al-Y中间合金为直径不大于5mm的颗粒。

6.根据权利要求2所述的一种适用于650℃温度下使用的高温钛合金的制备方法，其特征在于当步骤二中将步骤一称取的原料利用水冷铜坩埚真空感应熔炼法制备得到高温钛合金铸锭时，所述的高纯铝锭尺寸小于50mm³。