CN107746991A - 一种钛合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金材料技术领域，涉及一种钛合金及其制备方法。所述的钛合金除主要含有钛外，还含有重量百分比4‑7.5％的铝，0.2‑2％的铁，0.1‑2％的铬，0.5‑2.5％的钼，以及微量的不可避免的杂质。本发明的钛合金具有明显更优的包括力学性能在内的综合性能。

Description

一种钛合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料技术领域，涉及一种钛合金及其制备方法。
背景技术
高强度钛合金因其优异的综合性能，在宇航工业中得到了越来越广泛的应用。一方面，在商用客机、运输机、直升机、战斗机的发动机中高强度钛合金的用量越来越大；另一方面，由于其他太空飞行器的结构质量减轻比飞机的质量减轻更为重要，因此，高强钛合金也在火箭、卫星、宇宙飞船、导弹等飞行器上得到了应用。而随着高强度钛合金在宇航工业中的成功应用，其更会逐渐拓展应用到海洋工程、汽车、日常生活用品等民用领域。
但是为适应更广泛应用的需要，现有的钛合金材料包括力学性能在内的综合性能还有待进一步提高。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种钛合金，以具有明显更优的包括力学性能在内的综合性能。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种钛合金，所述的钛合金除主要含有钛外，还含有重量百分比4-7.5％的铝，0.2-2％的铁，0.1-2％的铬，0.5-2.5％的钼，以及微量的不可避免的杂质。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种钛合金，其中所述的钛合金还含有重量百分比0.1-0.5％的硅。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种钛合金，其中所述的不可避免的杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比小于钛合金总重量的0.4％。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种钛合金，其中所述的钛合金由以下重量百分比的物质组成：铝4-7.5％，铁0.2-2％，铬0.1-2％，钼0.5-2.5％，其余为钛和不可避免的杂质。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种钛合金，其中所述的钛合金由以下重量百分比的物质组成：铝4-7.5％，铁0.2-2％，铬0.1-2％，钼0.5-2.5％，硅0.1-0.5％，其余为钛和不可避免的杂质。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种钛合金，其中所述的钛合金由以下重量百分比的物质组成：钛大于84.9％，铝4-7.5％，铁0.2-2％，铬0.1-2％，钼0.5-2.5％，硅0.1-0.5％，其余为不可避免的杂质。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种钛合金，其中所述的铁以铝铁中间合金形式加入，所述的铬以铝铬中间合金形式加入，所述的钼以铝钼中间合金形式加入，所述的硅以铝硅中间合金形式加入。。
本发明的第二个目的是提供如上所述钛合金的制备方法，以使钛合金更容易进行加工，热处理性能更好；制备得到的钛合金更加均匀，具有明显更优的包括力学性能在内的综合性能。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供如上所述钛合金的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
(1)将组成合金的物质混料后压制成电极，在真空自耗炉中熔炼两次或者三次得到合金铸锭；
(2)铸锭经扒皮，切去冒口和尾部后，经过开坯锻造，制成板坯或棒坯，再经过轧制得到板材或者棒材。
在一种优选的实施方案中，本发明提供如上所述钛合金的制备方法，其中所述的真空自耗炉中熔炼的真空度为0.1-10Pa。
在一种优选的实施方案中，本发明提供如上所述钛合金的制备方法，其中所述的开坯锻造的温度为1000℃-1150℃。
在一种优选的实施方案中，本发明提供如上所述钛合金的制备方法，其中所述的制成板坯的温度为900℃-1100℃。
在一种优选的实施方案中，本发明提供如上所述钛合金的制备方法，其中所述的轧制温度为850-1050℃。
本发明的有益效果在于，本发明的钛合金较现有技术的钛合金具有明显更优的包括力学性能在内的综合性能。而利用本发明的钛合金的制备方法，可以使钛合金更容易进行加工，热处理性能更好；制备得到的钛合金更加均匀，具有明显更优的包括力学性能在内的综合性能。
本发明的钛合金具有明显更优的包括力学性能在内的综合性能，强度更高，冷热加工性能良好，冲压、锻造及轧制方便，易切削加工，可以大幅度提高终端产品的成材率及使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施例1：各配方钛合金材料的制备
采用如下方法制备表1中各配方组成的钛合金材料(各物质含量均为重量百分比含量；各配方钛合金材料中均不含钒；各配方不可避免杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比均小于钛合金总重量的0.4％)。
按各配方组成配制合金料，将所需的海绵钛、铝铁中间合金、铝铬中间合金、铝钼中间合金、铝硅中间合金混料后压制成电极，在真空自耗炉中熔炼两次或者三次得到合金铸锭(熔炼真空度要求低于1Pa)。铸锭经扒皮，切去冒口和尾部后，在1050℃开坯锻造，然后在950℃制成板坯或者棒坯，进而进行轧制，得到多需的板材或棒材。
表1不同配方组成的钛合金材料
实施例2：各配方钛合金材料的力学性能检测
将按实施例1的各配方制得的钛合金棒材按国标GB/T 228.1-2010制成拉伸试样，进行室温下的综合力学性能测试，测试结果如下表2所示。
表2各配方钛合金材料的力学性能测试结果
由上述表2中数据可以看出，本发明钛合金强度高，具有明显更优的力学性能。
实施例3：各配方钛合金材料除力学性能外的综合性能检测
根据国标GB/T 228-2002、NB/T 47014-2011(JB/4708)、GB/T 229-2007的相关检测标准，将实施例1各配方的钛合金材料制成测试试样，分别对疲劳极限、焊接接头强度系数以及冲击功进行测试，测试结果如下表3所示。
表3各配方钛合金材料除力学性能外的综合性能测试结果
由上述表3中数据可以看出，本发明钛合金材料具有明显更优的综合性能。
上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种钛合金，其特征在于：所述的钛合金除主要含有钛外，还含有重量百分比4-7.5％的铝，0.2-2％的铁，0.1-2％的铬，0.5-2.5％的钼，以及微量的不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于：所述的钛合金还含有重量百分比0.1-0.5％的硅。
3.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于：所述的不可避免的杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比小于钛合金总重量的0.4％。
4.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述的钛合金由以下重量百分比的物质组成：铝4-7.5％，铁0.2-2％，铬0.1-2％，钼0.5-2.5％，其余为钛和不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述的钛合金由以下重量百分比的物质组成：铝4-7.5％，铁0.2-2％，铬0.1-2％，钼0.5-2.5％，硅0.1-0.5％，其余为钛和不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述的钛合金，其特征在于：所述的铁以铝铁中间合金形式加入，所述的铬以铝铬中间合金形式加入，所述的钼以铝钼中间合金形式加入，所述的硅以铝硅中间合金形式加入。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的钛合金的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：
(1)将组成合金的物质混料后压制成电极，在真空自耗炉中熔炼两次或者三次得到合金铸锭；
(2)铸锭经扒皮，切去冒口和尾部后，经过开坯锻造，制成板坯或棒坯，再经过轧制得到板材或者棒材。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的真空自耗炉中熔炼的真空度为0.1-10Pa。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的开坯锻造的温度为1000℃-1150℃。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的轧制温度为850-1050℃。
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