CN106119605B

CN106119605B - 一种用于超高温条件下的钛合金及其制备方法和应用

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Publication number: CN106119605B
Application number: CN201610710408.7A
Authority: CN
Inventors: 陈国财; 单学峰; 杨文甲; 张宝利; 杨晓辉; 陈苏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2018-06-29
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: CN106119605A

Abstract

本发明属于生产加工技术领域，具体涉及一种用于超高温条件下的钛合金及其制备方法和应用。按各组分的重量百分比为，Al：32%‑35%；Cr：2.4‑2.8%；Nb：4.5%‑5.5%；Mo：0.5%‑1.5%；Mn：0.01%‑0.05%;C：0.01%‑0.03%;Si：0.05‑0.1%；Fe：0.01‑0.05%；H：0.001%‑0.012%；O：0.01%‑0.06%，余量为Ti。本产品质轻：密度/t.m‑3，为3.7‑3.9克/c m 3；弹性模量E/Gpa为160‑170。本产品合金的弹性模量是一般钛合金的1.6倍。抗氧化能力强，使用温度750‑950摄氏度，短时间内可1000摄氏度使用。Dk1合金耐腐蚀性能好，抗磨性能，阻燃性能也好。

Description

一种用于超高温条件下的钛合金及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生产加工技术领域，具体涉及一种用于超高温条件下的钛合金及其制备方法和应用。

背景技术

钛及钛合金已有六十年的发展历程。形成两大系列合金。最大一类是固熔体型钛合金，其二是钛铝金属间化合物为基的类型。他有三种化合物：Ti3 A l，TiAl，TiA l 3。而TiAl3型化合物由于脆性尚未解决，没有得到发展。世界钛市场发展应用集中在Ti3Al。TiAl这两种类型化合物的公关。进展比较顺利的Ti3Al为基的金属间化合物。。

美国钛铝金属间化合物为基的合金产品处于世界领先地位。我国的钛铝金属间化合物为基的合金较晚只有十几年，但国内近十年间，国家有关科研院所，各个名牌大学投入大量人力物力开展研发工作，并取得较好成果。钛铝化合物为基的金属牌号，铸件，已能拿出产品，在航空航天领域里得到应用。而变形合金是要能够承受压力加工变形的合金制品，这类的产品是本领域迫不及待需要的。

发明内容

本发明目的在于提供的一种用于超高温条件下的钛合金及其制备方法和应用，为实现上述目的：本发明提供如下技术方案：

一种用于超高温条件下的钛合金，按各组分的重量百分比为，Al ：32%-35%；Cr：2.4-2.8%；Nb：4.5%-5.5%；Mo：0.5%-1.5%；Mn：0.01%-0.05%; C：0.01%-0.03%; Si：0.05-0.1%；Fe：0.01-0.05%；H：0.001%-0.012%；O：0.01%-0.06%，余量为Ti。

按如下方法制备：a、按上述计量加入Mo、Ti、Al、Nb、Cr混合搅拌进行微晶化，按总量的剩余比例取各种材料放入布料机内进行充分地混合制成合金包，Ti 颗粒的粒度为0.254 -12.5mm；

b、电极制作：：把第一步中混合好的合金包放入到立式油压机模具内进行挤压电极，每节电极的重量为16.5Kg；

c、真空炉内进行熔炼：在VAR真空炉中采用6节电极进行Φ200*800mm熔炼，再进行2次熔炼成锭Φ300*L；或者在凝壳炉中进行浇铸Φ60*L%在真空状态下通过吸氢形成氢脆，制成粉末，然后在真空状态下进行除氢处理，即可作为供3D打印的粉末;

d、热锭：将2次熔炼后的坯锭Φ300*L于1220℃加热4-6小时，再进行保温1-2小时；

e、锻造：包套锻造或包套轧制后，开始进行三轴向镦拔锻造成毛坯，使用砂轮进行表面的修理打磨，制成锻板坯和棒坯，通过多次锻造或轧制成最终需要大小的成品;

g、退火：成品进行1000℃-1030℃温度下保温1小时消除应力，再进行喷砂抛光或车床机加处理。

一种用于超高温条件下的钛合金的应用，供3D打印机和高温涂层材料所应用或用于锻件。

本发明的有益效果是：

Ti-48-2-2-xmo（简称Dk1，摩尔分数）属于第三代r-TiAl范畴的, 合金特征是，

1、质轻：密度/t.m-3，为3.7-3.9克/c m 3；而一般的Ti基合金是4.5-4.8，镍基是8.3-8.5。

2、弹性模量E/Gpa为160-170。而一般的Ti合金：96-115，Dk1合金的弹性模量是一般钛合金的1.6倍。

3、Dk1合金抗氧化能力强，使用温度750-950摄氏度，短时间内可1000摄氏度使用。

4、Dk1合金耐腐蚀性能好，抗磨性能，阻燃性能也好。

5、Dk1高温强度高900摄氏度时Rm/Mpa》300。

6、Dk1合金蠕变速率低，变形小。Ti-48-2-2-xmo合金能够承受压力加工变形的合金制品。

7、本产品采用按黄金分割点0.618配料。

附图说明

图1为本发明钛合金锭毛坯图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例进行详细描述。

实施例一

当金属材料纯洁度很高时，合金的性能会发生质的变化（量变到质变原理）为了提高Dk1合金工艺shuo塑性，决定选用高纯洁度原材料，我们选用铝粉为高纯铝达99.992%，而配Tc4用铝豆为99.7%，选用Aoo级海绵钛O《=0.04%为原材料。另外加入纯洁度很高的铬粉，铜粉及AlNb》70%中间合金，

每小包要放Mo粉34克，Ti粉42克，Al粉877克，Cr粉74克，AlNb合金粉（其中Nb占70%）182克，合计1209克，1209克*6包=7254克，海绵钛9.246克，合计16.5kg/节电极。a、按上述计量加入Mo、Ti、Al、Nb、Cr混合搅拌进行微晶化，按总量的剩余比例取各种材料放入布料机内进行充分地混合得到合金包，Ti 颗粒的粒度为0.254 -12.5mm；

c、真空炉内进行熔炼：在VAR真空炉中采用6节电极进行Φ200*800mm熔炼，在凝壳炉中进行浇铸 Φ60*L%在真空状态下通过吸氢形成氢脆，制成粉末，然后在真空状态下进行除氢处理，即可作为供3D打印的粉末。

实施例二

a和 b步骤与实施例一相同

c、真空炉内进行熔炼：在VAR真空炉中采用6节电极进行Φ200*800mm熔炼，再进行2次VAR熔炼成锭Φ300*L；

d、热锭：将熔炼后的坯锭于1220℃加热4-6小时，再进行保温1-2小时；

e、锻造：包套锻造或包套轧制后，开始进行三轴向镦拔锻造成毛坯，使用砂轮进行表面的修理打磨，制成锻板坯和棒坯，通过多次锻造或轧制成最终需要的大小的成品。

g、退火：成品进行1000℃-1030℃温度下保温1小时消除应力，再进行喷砂抛光或车床机加处理。效果数据

有益效果

Dk1合金具有高温材料所必备的各种性能，Dk1合金成分（内控）标准亨运达HYD2016-05-1#成分（质量分数）。属于国内外高温材料市场紧缺货，它可替代部分镍基铁基钴基高温合金。能够节约很大一部分成本，市场需求广阔。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种用于超高温条件下的钛合金的制备方法，其特征在于，按如下方法制备：

a、以所述钛合金的总量计，各组分的重量百分比为，Al：32％-35％；Cr：2.4-2.8％；Nb：4.5％-5.5％；Mo：0.5％-1.5％；Mn：0.01％-0.05％；C：0.01％-0.03％；Si：0.05-0.1％；Fe：0.01-0.05％；H：0.001％-0.012％；O：0.01％-0.06％，余量为Ti；

按上述计量加入Mo、Ti、Al、Nb、Cr混合搅拌进行微晶化，按总量的剩余比例取各种材料放入布料机内进行充分地混合制成合金包，Ti颗粒的粒度为0.254-12.5mm；

b、电极制作：把第一步中混合好的合金包放入到立式油压机模具内进行挤压电极，每节电极的重量为16.5kg；

c、真空炉内进行熔炼：在VAR真空炉中采用6节电极进行Φ200*800mm熔炼，再进行2次熔炼成锭Φ300*L；或者在凝壳炉中进行浇铸Φ60*L，在真空状态下通过吸氢形成氢脆，制成粉末，然后在真空状态下进行除氢处理，即可作为供3D打印的粉末；

e、锻造：包套锻造或包套轧制后，开始进行三轴向镦拔锻造成毛坯，使用砂轮进行表面的修理打磨，制成锻板坯和棒坯，通过多次锻造或轧制成最终需要大小的成品；

f、退火：成品进行1000℃-1030℃温度下保温1小时消除应力，再进行喷砂抛光或车床机加处理。

2.由权利要求1所述的方法制备得到的用于超高温条件下的钛合金。

3.一种如权利要求2所述的用于超高温条件下的钛合金的应用，其特征在于，供3D打印机和高温涂层材料所应用或用于锻件。