CN105296799A - 一种tc11钛合金及其性能优化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TC11钛合金,其特征在于:其原料组分重量百分比为:Al:4.4-5.7%,Mo:4.4-5.7%,V:4.4-5.7%,Cr:0.5-1.5%,Fe:0.5-1.5%,C<0.1%,Zr:<0.3%,Si<0.15%,O<0.18%,N<0.05%,H<0.015%,其余为Ti。将原料按照常规方法合成TC11合金,然后将该合金与700-950℃下保温1h,后将给合金水冷、空冷或者在炉内降温至350℃以下即可。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛合金,特别涉及一种TC11钛合金及其性能优化工艺。
背景技术
钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。
钛合金零部件尽管具有如此优越的性能,但距钛及其合金普遍应用在汽车工业中还有很大的距离,原因包括价格昂贵、成形性不好及焊接性能差等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:提供一种TC11钛合金及其性能优化工艺,以获得性能优异的钛合金。
本发明的技术方案是:一种TC11钛合金,其原料组分重量百分比为:Al:4.4-5.7%,Mo:4.4-5.7%,V:4.4-5.7%,Cr:0.5-1.5%,Fe:0.5-1.5%,C<0.1%,Zr:<0.3%,Si<0.15%,O<0.18%,N<0.05%,H<0.015%,其余为Ti。
将原料按照常规方法合成TC11合金,然后将该合金与700-950℃下保温1h,后将给合金水冷、空冷或者在炉内降温至350℃以下即可。
保温温度为:900℃,冷却方式为:在炉内降温至350℃以下。
本发明的有益效果:TC11钛合金的微观组织、相组成和相结构随冷却速度及加热温度不同,基体中会出现不同比例、尺寸和形态的球状α相和片状α相,冷却过程中还可能出现更加细小的次生α相及粗大的β转变组织。β基体也会发生不同程度的回复、再结晶,高温淬火(850℃以上)还可能出现淬火ω相。α相形状、数量及尺寸等方面的变化是影响合金强度和塑性的关键因素。因此,只要合理的选择TC11钛合金的热处理相变工艺,即可获得较佳的金相组织和良好的综合机械性能。
附图说明
图1为炉冷条件下TC11钛合金拉伸性能-加热温度曲线。
具体实施方式
一种TC11钛合金,其原料组分重量百分比为:Al:4.4-5.7%,Mo:4.4-5.7%,V:4.4-5.7%,Cr:0.5-1.5%,Fe:0.5-1.5%,C<0.1%,Zr:<0.3%,Si<0.15%,O<0.18%,N<0.05%,H<0.015%,其余为Ti,将原料按照常规方法合成TC11合金,然后将该合金与700-950℃下保温1h,后将给合金水冷、空冷或者在炉内降温至350℃以下即可。保温温度为:900℃,冷却方式为:在炉内降温至350℃以下。
拉伸试验研究结果表明,水冷条件下TC11钛合金的抗拉强度随加热温度升高呈明显的下降趋势,根据σb下降速度快慢大致可分为三个阶段:700~800℃温度区间下降最快,从1100MPa迅速下降到900MPa左右;800℃~850℃区间σb稳定在900MPa左右;σb最低值出现在950℃,为830MPa左右。空冷条件下TC11钛合金抗拉强度随加热温度的变化规律与水冷条件下基本一致,σb最低值出现在950℃,为800MPa左右。炉冷条件下TC11钛合金抗拉强度随加热温度升高呈先降后升的趋势。700℃退火时由于热应力消除不完全,合金抗拉强度高达1200MPa左右;700℃~800℃温度区间,σb逐渐降低,在800℃达到最低值970MPa;在800℃~1000℃温度区间退火时,合金强度又逐渐升高,900℃以上退火σb保持在1100MPa以上。
TC11钛合金的微观组织、相组成和相结构分析表明,随冷却速度及加热温度不同,基体中会出现不同比例、尺寸和形态的球状α相和片状α相,冷却过程中还可能出现更加细小的次生α相及粗大的β转变组织。β基体也会发生不同程度的回复、再结晶,高温淬火(850℃以上)还可能出现淬火ω相。α相形状、数量及尺寸等方面的变化是影响合金强度和塑性的关键因素。
Claims (3)
1.一种TC11钛合金,其特征在于:其原料组分重量百分比为:Al:4.4-5.7%,Mo:4.4-5.7%,V:4.4-5.7%,Cr:0.5-1.5%,Fe:0.5-1.5%,C<0.1%,Zr:<0.3%,Si<0.15%,O<0.18%,N<0.05%,H<0.015%,其余为Ti。
2.如权利要求1所述的一种TC11钛合金的性能优化工艺,其特征在于:将原料按照常规方法合成TC11合金,然后将该合金与700-950℃下保温1h,后将给合金水冷、空冷或者在炉内降温至350℃以下即可。
3.根据权利要求2所述的一种一种TC11钛合金的性能优化工艺,其特征在于:保温温度为:900℃,冷却方式为:在炉内降温至350℃以下。
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CN106521239A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-03-22 | 西北有色金属研究院 | 一种核反应堆用高冲击韧性低活化钛合金 |
CN109468492A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-03-15 | 燕山大学 | 一种高冲击韧性的钛合金板材及其加工工艺 |
CN112281095A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-29 | 西安交通大学 | 一种提高钛合金性能的热处理方法 |
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