CN106119602A - 含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金及其板材和棒材的制备方法 - Google Patents
含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金及其板材和棒材的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106119602A CN106119602A CN201610470531.6A CN201610470531A CN106119602A CN 106119602 A CN106119602 A CN 106119602A CN 201610470531 A CN201610470531 A CN 201610470531A CN 106119602 A CN106119602 A CN 106119602A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium alloy
- beta
- titanium
- raw material
- alloying element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
- C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
- C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon
Abstract
本发明公开了一种含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金及其板材和棒材的制备方法，其组分的质量百分数为：3.0‑5.0wt%的铝、1.5‑2.5wt%的铁、7.0‑10.0wt%的铬、1.5‑2.5wt%的锆，余量为钛和不可避免的杂质。本发明的钛合金使用了廉价的合金元素Fe、Cr、Zr作为钛合金的强化元素，新合金的室温强度不低于1000Mpa，力学性能与传统钛合金Ti‑6Al‑4V相当，但成本相比Ti‑6Al‑4V显著降低，提高了性价比，对钛合金市场的拓展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种钛合金及其型材制备方法，特别是涉及一种低钒低钼、超低钒超低钼或无钒无钼的单相态钛合金及其型材制备方法，应用于低成本钛合金材料制备技术领域。
背景技术
40%以上。因此，使用廉价的Fe、Mn等合金元素代替较为昂贵的V、Nb、Mo等合金元素，强化钛合金的性能具有重要的发展前景。例如美国Timet公司为取代高价的Ti-6Al-4V合金，以Fe 作为合金元素开发了低成本高强汽车用钛合金Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si(Timetal62S)，用Fe完全取代了V，性能却优于Ti-6Al-4V合金，退火状态下的屈服强度可达896-965Mpa。但该材料冷加工变形率差，不适合冷加工成型。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金及其板材和棒材的制备方法，使用了廉价的合金元素Fe、Cr、Zr作为钛合金的强化元素，本发明 β 钛合金的室温强度不低于1000Mpa，利用本发明可以进一步扩大 β 钛合金的使用范围。
为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：
一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金，其组分的质量百分数为：3.0-5.0wt%的铝、1.5-2.5wt%的铁、7.0-10.0wt%的铬、1.5-2.5wt%的锆，余量为钛和不可避免的杂质。
作为本发明优选的技术方案，其组分的质量百分数为：3.99-4.11wt%的铝、2.00-2.11wt%的铁、7.89-9.00wt%的铬、1.98-2.10wt%的锆、0-0.05wt%的氧、0-0.001wt%的氮、0-0.001wt%的碳、0-0.001wt%的氢，余量为钛。
作为本发明进一步优选的技术方案，其组分的质量百分数为：4.0wt%的铝、2.0wt%的铁、9.0wt%的铬、2.0wt%的锆、0.04-0.05wt%的氧、0-0.001wt%的氮、0-0.001wt%的碳、0-0.001wt%的氢，余量为钛。
一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的板材制备方法，将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：3.0-5.0wt%的铝、1.5-2.5wt%的铁、7.0-10.0wt%的铬、1.5-2.5wt%的锆，其它原料主要为钛，将完成配料后的各原料组分材料置入箱式电阻炉中，在箱式电阻炉中，对各原料组分材料进行预处理，在120-150℃的预处理温度下保温10-12 h，然后再将各原料组分材料置于分瓣式水冷铜坩埚中，反复熔炼3-5次制成铸锭，再将所得铸锭加热到800-840℃，在横列式轧机上将铸锭轧制成厚度为6-8mm的 β 钛合金板材。优选采用真空退火的热处理方式对所制备的 β钛合金板材进行轧制后热处理，控制退火温度为620-640℃，保温时间为1.5-2.5h，冷却方式为空冷。
一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的棒材制备方法，将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：3.0-5.0wt%的铝、1.5-2.5wt%的铁、7.0-10.0wt%的铬、1.5-2.5wt%的锆，其它原料主要为钛，将完成配料后的各原料组分材料混合后采用挤压法制成电极块，然后在真空等离子箱内焊接成真空电极，然后通过3-5次真空自耗电极电弧熔炼制成铸锭，铸锭在1050-1150℃温度下经过开坯锻造成直径Φ40-50 mm的轧制棒坯，然后棒坯加热到800-840℃，在横列式轧机上轧制成直径Φ18-20 mm的 β 钛合金棒材。优选采用真空退火的热处理方式对所制备的 β 钛合金棒材进行轧制后热处理，控制退火温度为620-640℃，保温时间为1.5-2.5 h，冷却方式为空冷。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1. 本发明制备的 β 钛合金含有Fe、Cr、Zr合金元素，代替传统含钼和钒的钛合金，成本显著降低，适用于更多对材料成本敏感的应用领域，本发明 β 钛合金的室温强度不低于1000Mpa，力学性能与传统钛合金Ti-6Al-4V相当，但成本相比Ti-6Al-4V显著降低，提高了性价比，利用本发明 β 钛合金能进一步扩大 β 钛合金的使用范围，对钛合金市场的拓展具有重要意义。
2. 本发明制备的 β 钛合金的退火后的合金组织为纯 β 相，且其屈服强度比Ti-6Al- 1.7Fe-0.1Si(Timetal 62S)更高，本发明制备的 β 钛合金克服了Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si(Timetal 62S) 材料冷加工变形率差的缺陷，适合冷加工成型。
具体实施方式
本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金，其合金组分的质量百分数为：3.99wt%的铝、2.03wt%的铁、8.02wt%的铬、1.98wt%的锆、0.05wt%的氧、0.001wt%的氮、0.001wt%的碳、0.001wt%的氢，余量为钛。
本实施例含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的板材制备方法，首先将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：3.99wt%的铝、2.03wt%的铁、8.02wt%的铬、1.98wt%的锆，其它原料为钛，将完成配料后的各原料组分材料置入箱式电阻炉中，在箱式电阻炉中，对各原料组分材料进行预处理，在150℃的预处理温度下保温12 h，然后再将各原料组分材料置于分瓣式水冷铜坩埚中，反复熔炼4次制成铸锭，再将所得铸锭加热到820℃，在横列式轧机上将铸锭轧制成厚度为6-8mm的β 钛合金板材；然后采用真空退火的热处理方式对所制备的 β 钛合金板材按表2的热处理制度进行轧制后热处理，控制退火温度为640℃，保温时间为2 h，冷却方式为空冷，最终制成β钛合金板材的标准样品，其合金组分含量见表1。然后参照GB/T228.1-2010，对β钛合金板材的标准样品进行室温力学性能实验测试，其力学性能测量结果见表2。
本实施例制备的 β 钛合金板材的室温抗拉强度大于1000Mpa，力学性能与传统钛合金Ti-6Al-4V相当，冷加工变形率优于Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si(Timetal 62S)，适合冷加工成型，利用本实施例制备的β钛合金能进一步扩大 β 钛合金的使用范围。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金，其合金组分的质量百分数为：4.0wt%的铝、2.0wt%的铁、9.0wt%的铬、2.0wt%的锆、0.05wt%的氧、0.001wt%的氮、0.001wt%的碳、0.001wt%的氢，余量为钛。
本实施例含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的板材制备方法，首先将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：4.0wt%的铝、2.0wt%的铁、9.0wt%的铬、2.0wt%的锆，其它原料为钛，将完成配料后的各原料组分材料置入箱式电阻炉中，在箱式电阻炉中，对各原料组分材料进行预处理，在150℃的预处理温度下保温12 h，然后再将各原料组分材料置于分瓣式水冷铜坩埚中，反复熔炼4次制成铸锭，再将所得铸锭加热到820℃，在横列式轧机上将铸锭轧制成厚度为6-8mm的 β 钛合金板材；然后采用真空退火的热处理方式对所制备的 β 钛合金板材按表4的热处理制度进行轧制后热处理，控制退火温度为640℃，保温时间为2 h，冷却方式为空冷，最终制成 β钛合金板材的标准样品，其合金组分含量见表3。然后参照GB/T228.1-2010，对 β 钛合金板材的标准样品进行室温力学性能实验测试，其力学性能测量结果见表4。
本实施例制备的 β 钛合金板材的室温抗拉强度大于1000Mpa，力学性能与传统钛合金Ti-6Al-4V相当，冷加工变形率优于Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si(Timetal 62S)，适合冷加工成型，利用本实施例制备的β钛合金能进一步扩大 β 钛合金的使用范围。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金，其合金组分的质量百分数为：4.11wt%的铝、2.11wt%的铁、7.89wt%的铬、2.10wt%的锆、0.04wt%的氧、0.001wt%的氮、0.001wt%的碳、0.001wt%的氢，余量为钛。
实施例含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的棒材制备方法，其特征在于，将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：4.11wt%的铝、2.11wt%的铁、7.89wt%的铬、2.10wt%的锆，其它原料为钛，将完成配料后的各原料组分材料混合后采用挤压法制成电极块，然后在真空等离子箱内焊接成真空电极，然后通过4次真空自耗电极电弧熔炼制成铸锭，铸锭在1100℃温度下经过开坯锻造成直径为Φ45mm的轧制棒坯，然后棒坯加热到820℃，在横列式轧机上轧制成直径为Φ20mm的 β钛合金棒材；然后采用真空退火的热处理方式对所制备的 β 钛合金棒材按表6的热处理制度进行轧制后热处理，控制退火温度为640℃，保温时间为2 h，冷却方式为空冷，最终制成β 钛合金棒材的标准样品，其合金组分含量见表5。然后参照GB/T228.1-2010，对 β 钛合金棒材的标准样品进行室温力学性能实验测试，其力学性能测量结果见表6。
本实施例制备的 β 钛合金棒材的室温抗拉强度大于1000Mpa，力学性能与传统钛合金Ti-6Al-4V相当，冷加工变形率优于Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si(Timetal 62S)，适合冷加工成型，利用本实施例制备的 β 钛合金能进一步扩大 β 钛合金的使用范围。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金，其合金组分的质量百分数为：4.0wt%的铝、2.0wt%的铁、9.0wt%的铬、2.0wt%的锆、0.04wt%的氧、0.001wt%的氮、0.001wt%的碳、0.001wt%的氢，余量为钛。
实施例含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的棒材制备方法，其特征在于，将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：4.0wt%的铝、2.0wt%的铁、9.0wt%的铬、2.0wt%的锆，其它原料为钛，将完成配料后的各原料组分材料混合后采用挤压法制成电极块，然后在真空等离子箱内焊接成真空电极，然后通过4次真空自耗电极电弧熔炼制成铸锭，铸锭在1100℃温度下经过开坯锻造成直径为Φ45mm的轧制棒坯，然后棒坯加热到820℃，在横列式轧机上轧制成直径为Φ20mm的 β钛合金棒材；然后采用真空退火的热处理方式对所制备的 β 钛合金棒材按表8的热处理制度进行轧制后热处理，控制退火温度为640℃，保温时间为2 h，冷却方式为空冷，最终制成β 钛合金棒材的标准样品，其合金组分含量见表7。然后参照GB/T228.1-2010，对 β 钛合金棒材的标准样品进行室温力学性能实验测试，其力学性能测量结果见表8。
本实施例制备的 β 钛合金棒材的室温抗拉强度大于1000Mpa，力学性能与传统钛合金Ti-6Al-4V相当，冷加工变形率优于Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si(Timetal 62S)，适合冷加工成型，利用本实施例制备的β钛合金能进一步扩大 β 钛合金的使用范围。
上面对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金及其板材和棒材的制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金，其特征在于，其组分的质量百分数为：3.0-5.0wt%的铝、1.5-2.5wt%的铁、7.0-10.0wt%的铬、1.5-2.5wt%的锆，余量为钛和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金，其特征在于，其组分的质量百分数为：3.99-4.11wt%的铝、2.00-2.11wt%的铁、7.89-9.00wt%的铬、1.98-2.10wt%的锆、0-0.05wt%的氧、0-0.001wt%的氮、0-0.001wt%的碳、0-0.001wt%的氢，余量为钛。
3.根据权利要求2所述含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金，其特征在于，其组分的质量百分数为：4.0wt%的铝、2.0wt%的铁、9.0wt%的铬、2.0wt%的锆、0.04-0.05wt%的氧、0-0.001wt%的氮、0-0.001wt%的碳、0-0.001wt%的氢，余量为钛。
4.一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的板材制备方法，其特征在于，当将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料时，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：3.0-5.0wt%的铝、1.5-2.5wt%的铁、7.0-10.0wt%的铬、1.5-2.5wt%的锆，其它原料为钛，将完成配料后的各原料组分材料置入箱式电阻炉中，在箱式电阻炉中，对各原料组分材料进行预处理，在120-150℃的预处理温度下保温10-12 h，然后再将各原料组分材料置于分瓣式水冷铜坩埚中，反复熔炼3-5次制成铸锭，再将所得铸锭加热到800-840℃，在横列式轧机上将铸锭轧制成厚度为6-8mm的 β 钛合金板材。
5.根据权利要求4所述含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的板材制备方法，其特征在于：采用真空退火的热处理方式对所制备的 β 钛合金板材进行轧制后热处理，控制退火温度为620-640℃，保温时间为1.5-2.5 h，冷却方式为空冷。
6.一种含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的棒材制备方法，其特征在于，当将海绵钛、纯铝、纯铁、纯铬，纯锆进行配料时，按照下述原料组分的质量百分数，进行原料组分材料称量：3.0-5.0wt%的铝、1.5-2.5wt%的铁，7.0-10.0wt%的铬、1.5-2.5wt%的锆，其它原料为钛，将完成配料后的各原料组分材料混合后采用挤压法制成电极块，然后在真空等离子箱内焊接成真空电极，然后通过3-5次真空自耗电极电弧熔炼制成铸锭，铸锭在1050-1150℃温度下经过开坯锻造成直径Φ40-50 mm的轧制棒坯，然后棒坯加热到800-840℃，在横列式轧机上轧制成直径Φ18-20 mm的 β 钛合金棒材。
7.根据权利要求6所述含Fe、Cr、Zr合金元素的 β 钛合金的棒材制备方法，其特征在于：采用真空退火的热处理方式对所制备的 β 钛合金棒材进行轧制后热处理，控制退火温度为620-640℃，保温时间为1.5-2.5 h，冷却方式为空冷。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610470531.6A CN106119602A (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金及其板材和棒材的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610470531.6A CN106119602A (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金及其板材和棒材的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106119602A true CN106119602A (zh) | 2016-11-16 |
Family
ID=57268931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610470531.6A Pending CN106119602A (zh) | 2016-06-25 | 2016-06-25 | 含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金及其板材和棒材的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106119602A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109072344A (zh) * | 2016-04-25 | 2018-12-21 | 奥科宁克有限公司 | 钛、铝、钒和铁的bcc材料及由其制成的产品 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004091893A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Kobe Steel Ltd | 高強度チタン合金 |
| CN102400013A (zh) * | 2010-09-09 | 2012-04-04 | 北京正安广泰新材料科技有限公司 | 一种低成本的β钛合金 |
| CN104073684A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-10-01 | 上海大学 | 含Cr和Mn元素的钛合金及其制备方法 |
| CN105506379A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-04-20 | 西部金属材料股份有限公司 | 一种损伤容限中强钛合金 |
-
2016
- 2016-06-25 CN CN201610470531.6A patent/CN106119602A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004091893A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Kobe Steel Ltd | 高強度チタン合金 |
| CN102400013A (zh) * | 2010-09-09 | 2012-04-04 | 北京正安广泰新材料科技有限公司 | 一种低成本的β钛合金 |
| CN104073684A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-10-01 | 上海大学 | 含Cr和Mn元素的钛合金及其制备方法 |
| CN105506379A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-04-20 | 西部金属材料股份有限公司 | 一种损伤容限中强钛合金 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109072344A (zh) * | 2016-04-25 | 2018-12-21 | 奥科宁克有限公司 | 钛、铝、钒和铁的bcc材料及由其制成的产品 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101886188B (zh) | β钛合金及其制备方法 | |
| CN101966631B (zh) | 一种适用于520°c以上高温钛合金焊接用低成本钛合金焊丝 | |
| CN107746989B (zh) | 一种超高强度Ti-Al-Zr-Mo-Cr系β钛合金及其热处理工艺 | |
| CN101886189A (zh) | 一种β钛合金及其制备方法 | |
| CN108193088A (zh) | 一种析出强化型AlCrFeNiV体系高熵合金及其制备方法 | |
| CN101403058B (zh) | 一种低成本α+β型钛合金 | |
| CN105624737B (zh) | 一种制备稀土镁合金的方法及稀土钇钕镁合金 | |
| CN101289717A (zh) | 一种α+β型钛合金 | |
| CN109112425B (zh) | 一种超高强度高韧性马氏体时效钢及其制备方法和应用 | |
| CN104073684A (zh) | 含Cr和Mn元素的钛合金及其制备方法 | |
| CN104233003A (zh) | 一种高锰镍铬电阻电热合金及其制备方法 | |
| CN111118348A (zh) | 一种电热合金镍铬丝材的制备方法 | |
| CN109266906A (zh) | 一种β型钛合金材料及其制备方法和应用 | |
| CN104372203A (zh) | 一种新型α钛合金及其板材和棒材的制备方法 | |
| CN106119601A (zh) | 含Fe、Cr、Zr合金元素的α钛合金及其板材和棒材的制备方法 | |
| CN108588555A (zh) | 一种架空导线用合金钢、合金钢制备方法及架空导线 | |
| CN101333612A (zh) | 一种低成本α+β型钛合金 | |
| CN105369077A (zh) | 一种铝合金导体材料及其制备方法 | |
| CN100478473C (zh) | 一种含稀土高温固溶强化耐热钛合金 | |
| CN103014412A (zh) | 一种复合耐热钛合金 | |
| CN110004320A (zh) | 一种高强高导Cu-Ag-Sc合金及其制备方法 | |
| CN106119602A (zh) | 含Fe、Cr、Zr合金元素的β钛合金及其板材和棒材的制备方法 | |
| CN108085563A (zh) | 一种高温钛镍基四元记忆合金 | |
| CN106244833B (zh) | 一种含镁合金的制备方法 | |
| CN105624467A (zh) | 一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161116 |