CN105132768A - 一种抗冲击的钛镁合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合金属材料领域，公开了一种抗冲击的钛镁合金材料及其制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：步骤1：将高温熔炼炉内温度调为600-660℃，向高温熔炼炉内加入Mo、V、Sc、Cu、Cs、Ta、Rb、Hf、Nb、Ti、余量为Mg，在该温度下熔炼2-4h；步骤2：升温速率为50-100℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1140-1240℃，再在该温度下熔炼3-5h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为700-760℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。制备得到的钛镁合金材料具有拉伸强度高、抗冲击强度高的特点。
Description
技术领域
本发明属于冶金材料领域，涉及一种合金材料及其制备方法，特别是涉及一种抗冲击的钛镁合金材料及其制备方法。
背景技术
钛镁合金材料，一开始被运用于航天材料，密度低、工艺性能好，具有优越的防潮、防腐、防虫、耐用等特点。在民用上，作为新型的建材，钛镁合金材料一经出现就广受消费者的青睐，主要是应用在建筑材料的再加工，如钛镁合金门、钛镁合金装饰门窗花等产品。
钛镁合金型材主要成份是钛，镁的含量不少，强度高而密度小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。但是，作为一种钛合金型材，其工艺性能比较差，切削加工复杂困难。在热加工中，特别容易吸收氢氧氮碳等杂质，抗磨性差，生产工艺复杂。钛镁合金型材具有坚固耐用，防潮耐蚀的特性，用其制造的产品款式新颖大方，线条流畅、色泽鲜明、纹理自然清晰，外观高贵典雅，款式多样。用钛镁合金型材的作为外框的门窗移动顺畅自然，滑轨静音。镁含量较高的钛镁合金的拉伸强度和抗冲击强度较低，有提高其性能的必要。
发明内容
要解决的技术问题：钛镁合金材料在建筑材料中有大量的推广，被广泛用于门窗等的应用中，用于上述的用途中，对钛镁合金材料的抗冲击强度和拉伸强度都有较高的要求，因此需要有效的改进钛镁合金材料的强度。为了解决上述问题，本发明公开了一种抗冲击的钛镁合金材料及其制备方法。
技术方案：为了解决上述问题，本发明公开了一种抗冲击的钛镁合金材料及其制备方法，所述的抗冲击的钛镁合金材料包括下述重量份的成分：
Mo0.5wt%-0.9wt%、
V0.2wt%-0.7wt%、
Sc0.1wt%-0.5wt%、
Cu1.4wt%-2.8wt%、
Cs0.3wt%-0.8wt%、
Ta0.05wt%-0.15wt%、
Rb0.1wt%-0.4wt%、
Hf0.2wt%-0.6wt%、
Nb0.2wt%-0.6wt%、
Ti8.5wt%-15wt%、
余量为Mg。
优选的，所述的一种抗冲击的钛镁合金材料，包括下述重量份的成分：
Mo0.6wt%-0.8wt%、
V0.3wt%-0.6wt%、
Sc0.2wt%-0.4wt%、
Cu1.7wt%-2.4wt%、
Cs0.4wt%-0.7wt%、
Ta0.08wt%-0.12wt%、
Rb0.2wt%-0.3wt%、
Hf0.3wt%-0.5wt%、
Nb0.3wt%-0.5wt%、
Ti10wt%-13wt%、
余量为Mg。
所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为600-660℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.5wt%-0.9wt%、V0.2wt%-0.7wt%、Sc0.1wt%-0.5wt%、Cu1.4wt%-2.8wt%、Cs0.3wt%-0.8wt%、Ta0.05wt%-0.15wt%、Rb0.1wt%-0.4wt%、Hf0.2wt%-0.6wt%、Nb0.2wt%-0.6wt%、Ti8.5wt%-15wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼2-4h；
步骤2：升温速率为50-100℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1140-1240℃，再在该温度下熔炼3-5h；
步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为700-760℃，再在该温度下熔炼1h；
步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
优选的，所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，所述的步骤1中将高温熔炼炉内温度调为630℃，熔炼3h。
优选的，所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，所述的步骤2中升温速率为70℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1190℃。
优选的，所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，所述的步骤3中高温熔炼炉内温度为730℃。
有益效果：为了提高钛镁合金的拉伸强度和抗冲击强度，本发明的钛镁合金材料的制备方法中除含有Ti和Mg外，还加入了Mo、V、Sc、Cu、Cs、Ta、Rb、Hf、Nb，共同提升制备的钛镁合金材料的拉伸强度和抗冲击强度。
具体实施方式
实施例1
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为660℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.9wt%、V0.2wt%、Sc0.5wt%、Cu1.4wt%、Cs0.8wt%、Ta0.05wt%、Rb0.4wt%、Hf0.2wt%、Nb0.6wt%、Ti8.5wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼4h；步骤2：升温速率为100℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1240℃，再在该温度下熔炼5h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为760℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
实施例1制备的抗冲击的钛镁合金材料的拉伸强度为465MPa，冲击韧性为15.4J/cm2。
实施例2
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为600℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.5wt%、V0.7wt%、Sc0.1wt%、Cu2.8wt%、Cs0.3wt%、Ta0.15wt%、Rb0.1wt%、Hf0.6wt%、Nb0.2wt%、Ti15wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼2h；步骤2：升温速率为50℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1140℃，再在该温度下熔炼3h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为700℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
实施例2制备的抗冲击的钛镁合金材料的拉伸强度为453MPa，冲击韧性为13.7J/cm2。
实施例3
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为660℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.6wt%、V0.6wt%、Sc0.2wt%、Cu1.7wt%、Cs0.7wt%、Ta0.08wt%、Rb0.3wt%、Hf0.5wt%、Nb0.3wt%、Ti10wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼4h；步骤2：升温速率为100℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1240℃，再在该温度下熔炼5h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为760℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
实施例3制备的抗冲击的钛镁合金材料的拉伸强度为466MPa，冲击韧性为16.3J/cm2。
实施例4
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为600℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.8wt%、V0.3wt%、Sc0.4wt%、Cu2.4wt%、Cs0.4wt%、Ta0.12wt%、Rb0.2wt%、Hf0.3wt%、Nb0.5wt%、Ti13wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼2h；步骤2：升温速率为50℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1140℃，再在该温度下熔炼3h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为700℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
实施例4制备的抗冲击的钛镁合金材料的拉伸强度为469MPa，冲击韧性为16.2J/cm2。
实施例5
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为630℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.7wt%、V0.4wt%、Sc0.3wt%、Cu2.0wt%、Cs0.5wt%、Ta0.1wt%、Rb0.2wt%、Hf0.4wt%、Nb0.4wt%、Ti12wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼3h；步骤2：升温速率为70℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1190℃，再在该温度下熔炼3h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为730℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
实施例5制备的抗冲击的钛镁合金材料的拉伸强度为472MPa，冲击韧性为17.9J/cm2。
对比例1
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为660℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.9wt%、Sc0.5wt%、Cu1.4wt%、Ta0.05wt%、Rb0.4wt%、Hf0.2wt%、Nb0.6wt%、Ti8.5wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼4h；步骤2：升温速率为100℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1240℃，再在该温度下熔炼5h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为760℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
对比例1制备的抗冲击的钛镁合金材料的拉伸强度为404MPa，冲击韧性为10.9J/cm2。
对比例2
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为660℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.9wt%、V0.2wt%、Sc0.5wt%、Cu1.4wt%、Cs0.8wt%、Rb0.4wt%、Hf0.2wt%、Ti8.5wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼4h；步骤2：升温速率为100℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1240℃，再在该温度下熔炼5h；步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为760℃，再在该温度下熔炼1h；步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
对比例2制备的抗冲击的钛镁合金材料的拉伸强度为410MPa，冲击韧性为10.5J/cm2。
Claims (6)
1.一种抗冲击的钛镁合金材料，其特征在于，所述的抗冲击的钛镁合金材料包括下述重量份的成分：
Mo0.5wt%-0.9wt%、
V0.2wt%-0.7wt%、
Sc0.1wt%-0.5wt%、
Cu1.4wt%-2.8wt%、
Cs0.3wt%-0.8wt%、
Ta0.05wt%-0.15wt%、
Rb0.1wt%-0.4wt%、
Hf0.2wt%-0.6wt%、
Nb0.2wt%-0.6wt%、
Ti8.5wt%-15wt%、
余量为Mg。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击的钛镁合金材料，其特征在于，所述的抗冲击的钛镁合金材料包括下述重量份的成分：
Mo0.6wt%-0.8wt%、
V0.3wt%-0.6wt%、
Sc0.2wt%-0.4wt%、
Cu1.7wt%-2.4wt%、
Cs0.4wt%-0.7wt%、
Ta0.08wt%-0.12wt%、
Rb0.2wt%-0.3wt%、
Hf0.3wt%-0.5wt%、
Nb0.3wt%-0.5wt%、
Ti10wt%-13wt%、
余量为Mg。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将高温熔炼炉内温度调为600-660℃，向高温熔炼炉内加入Mo0.5wt%-0.9wt%、V0.2wt%-0.7wt%、Sc0.1wt%-0.5wt%、Cu1.4wt%-2.8wt%、Cs0.3wt%-0.8wt%、Ta0.05wt%-0.15wt%、Rb0.1wt%-0.4wt%、Hf0.2wt%-0.6wt%、Nb0.2wt%-0.6wt%、Ti8.5wt%-15wt%、余量为Mg，在该温度下熔炼2-4h；
步骤2：升温速率为50-100℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1140-1240℃，再在该温度下熔炼3-5h；
步骤3：将高温熔炼炉降温，降低高温熔炼炉内温度为700-760℃，再在该温度下熔炼1h；
步骤4：将合金液浇注为合金锭，拉杆后制备得到抗冲击的钛镁合金材料。
4.根据权利要求3所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中将高温熔炼炉内温度调为630℃，熔炼3h。
5.根据权利要求3所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中升温速率为70℃/min,再升高高温熔炼炉内温度为1190℃。
6.根据权利要求3所述的一种抗冲击的钛镁合金材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中高温熔炼炉内温度为730℃。
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