CN107904441B

CN107904441B - 钛合金及其制备方法

Info

Publication number: CN107904441B
Application number: CN201711217202.1A
Authority: CN
Inventors: 张志铨
Original assignee: Hangzhou Hanglian Automobile Connecting Rod Co ltd
Current assignee: Hangzhou Hanglian Automobile Connecting Rod Co ltd
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2020-05-05
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: CN107904441A

Abstract

本发明公开了一种钛合金及其制备方法，该钛合金包括Al为6.3‑7.5%；Fe为8.1‑8.9%；RE为0.001‑0.005%；Rh为0.001‑0.003%;XD‑4奥氏体耐热钢8.6‑10.3%；Ti为余量。本发明中的钛合金具有抗拉强度冲击韧性好、疲劳性能好的优点。

Description

钛合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域，更具体地说，它涉及一种钛合金及其制备方法。

背景技术

面对越来越严重的环境问题和汽车数量剧增的问题，如何节能减排已成为重要课题。发动机是汽车的心脏，其质量约为整车的10％-15％，降低发动机质量，与之关联的汽车底盘、车架、车轮、悬架等质量和尺寸可以随之降低，进而实现降低车身重量的目的。

汽车连杆用于连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。汽车连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的，因此，连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用，必须有足够的疲劳强度和结构刚度。

钛合金以其诱人的特性在汽车行业中有很大的应用潜能。其可用于制备发动机气门、连杆、气门弹簧、弹簧座圈等，可减少汽车噪声，节能，减少有害气体排放。

然而，钛合金中的所添加的元素不同，会导致形成的钛合金的机械强度不同，因此，一种力求具有更高的机械强度的钛合金具有较高的市场价值。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种钛合金，具有质轻、的优点/效果。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种钛合金，包括如下质量百分含量的组分：

Al为6.3-7.5％；

Fe为8.1-8.9％；

RE为0.001-0.005％；

Rh为0.001-0.003％；

XD-4奥氏体耐热钢8.6-10.3％；

Ti为余量。

进一步优选为：所述钛合金包括如下质量百分含量的组分：

Al为6.3-7％；

Fe为8.1-8.5％；

RE为0.001-0.004％；

Rh为0.001-0.002％；

XD-4奥氏体耐热钢8.6-9.5％；

Ti为余量。

进一步优选为：所述钛合金包括如下质量百分含量的组分：

Al为6.6％；

Fe为8.3％；

RE为0.003％；

Rh为0.002％；

XD-4奥氏体耐热钢9.2％；

Ti为余量。

进一步优选为：所述钛合金还包括质量百分含量为0.5-1.3％的XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢。

进一步优选为：所述XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢的质量百分含量为1.2％。

进一步优选为：所述钛合金还包括质量百分含量为0.3-0.8％的XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢。

进一步优选为：所述XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢的质量百分含量为0.6％。

本发明的目的二在于提供一种钛合金的制备方法。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种钛合金的制备方法，包括如下步骤：

将相应质量百分含量的Al、Fe、RE、Rh、XD-4奥氏体耐热钢、Ti熔融，经辊轧、锻造、挤出、皮尔格式轧管、摇动、拉伸、变薄旋压、液体压缩成形、气体压缩成形、液压成形、挤胀成形、辊轧成形、冲压、精冲、模压、深冲压、压印、旋压、型锻、冲挤、爆炸成形、橡胶成形、反向挤出、穿孔、拉伸成形、压弯、电磁成形、冷镦，获得。

进一步优选为：还加入相应质量百分含量的XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢进行熔融。

进一步优选为：还加入相应质量百分含量的XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢进行熔融。

通过上述技术方案，钛具有金属光泽，有延展性，密度为4.5克/立方厘米，熔点1660±10℃，沸点3287℃，具有密度小，机械强度大，抗腐蚀性能佳，容易加工的优势。

XD-4奥氏体耐热钢具有较高的高温强度和组织稳定性以及耐急冷急热性，可改善形成的钛合金的整体稳定性，还具有优异的抗点蚀、抗缝隙腐蚀和抗氟氯离子腐蚀能力。XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢具有优良的力学性能、焊接和成型性能。XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢的碳含量低，其中的Cr-Ni和Mo-Ni复合合金化可提高其耐腐蚀性能。

稀土元素RE与铝、铁等上述元素中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机、柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。

铑的熔点比铂高，密度比铂低。大气中可在1850℃高温下使用，铂族金属熔点高、强度大、电热性稳定、抗电火花蚀耗性高、抗腐蚀性优良、高温抗氧化性能强、催化活性良好，化学性质最稳定的金属之一，耐磨，耐腐蚀，接触电阻稳定。铑与钛、锆、铪、钽、铌等金属形成的化合物对含铑合金起弥散强化作用，增加热稳定性；铱中加铑可改善铱的加工性能。

此外，铁的熔点为1538℃，沸点为2750℃；铝为轻金属，具由较好的延展性，熔点较低，为660℃，沸点为2327℃；

钛在高温时，可与稀土元素RE、铑等上述元素以及不锈钢发生反应，生成固体溶液化合物，并且增加形成的钛合金的整体机械性能。

本申请中，采用适量的Al、Fe、RE、Rh、XD-4奥氏体耐热钢、Ti、XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢、XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢补充合金化，细化晶粒、阻止晶粒长大以改善钛合金脆性，从而可提高其抗冲击强度以及改善疲劳性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.Al、Fe、RE、Rh、XD-4奥氏体耐热钢、Ti、XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢、XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢，原子之间的间隙较小，从而提高了形成的钛合金的抗拉强度；

2.获得的钛合金的冲击韧性好；

3.钛合金的疲劳性能好。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：钛合金，包括的组分及其相应的质量百分含量如表1所示，且通过如下步骤制备获得：

将相应质量百分含量的Al、Fe、RE、Rh、XD-4奥氏体耐热钢、Ti、XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢、XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢熔融，经辊轧、锻造、挤出、皮尔格式轧管、摇动、拉伸、变薄旋压、液体压缩成形、气体压缩成形、液压成形、挤胀成形、辊轧成形、冲压、精冲、模压、深冲压、压印、旋压、型锻、冲挤、爆炸成形、橡胶成形、反向挤出、穿孔、拉伸成形、压弯、电磁成形、冷镦，获得。

其中，XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢、XD-4奥氏体耐热钢、XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢来自宣达集团特种金属材料研发中心。

实施例2-4：钛合金，与实施例1的区别在于，包括的组分及其相应的质量百分含量如表1所示。

表1实施例1-4中的组分及其相应的质量百分含量

实施例5：钛合金，与实施例1的区别在于，不包括XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢和XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢。

实施例6：钛合金，与实施例1的区别在于，不包括XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢。

实施例7：钛合金，与实施例1的区别在于，不包括DS-10超低碳高铬铁素体不锈钢。

对比例1：钛合金，与实施例1的区别在于，将质量百分含量为5％的Fe、13％的Al以及余量的Ti熔融，经辊轧、锻造、挤出、皮尔格式轧管、摇动、拉伸、变薄旋压、液体压缩成形、气体压缩成形、液压成形、挤胀成形、辊轧成形、冲压、精冲、模压、深冲压、压印、旋压、型锻、冲挤、爆炸成形、橡胶成形、反向挤出、穿孔、拉伸成形、压弯、电磁成形、冷镦，获得。

试验一：检测样品的抗拉强度、冲击韧性

试验样品：将实施例1-7中获得的钛合金作为试验样1-7；将对比例1中获得的钛合金作为对照样1。

试验结果：试验样1-7、对照样1的机械性能如表2所示。

表2试验样1-7、对照样1的机械性能

试验二：检测样品的疲劳性能

试验结果：试验样1-7、对照样1的疲劳性能如表3所示。

表3试验样1-7、对照样1的疲劳性能

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种钛合金，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：

Al为6.3-7.5%；

Fe为8.1-8.9%；

RE为0.001-0.005%；

Rh为0.001-0.003%；

XD-4奥氏体耐热钢8.6-10.3%；

所述钛合金还包括质量百分含量为0.5-1.3%的XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢；

所述钛合金还包括质量百分含量为0.3-0.8%的XDS-10超低碳高铬铁素体不锈钢；Ti为余量；

钛合金的制备方法，包括如下步骤：

将相应质量百分含量的Al、Fe、RE、Rh、XD-4奥氏体耐热钢、XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢、XDS-10 超低碳高铬铁素体不锈钢、Ti熔融，经辊轧、锻造、挤出、皮尔格式轧管、摇动、拉伸、变薄旋压、液体压缩成形、气体压缩成形、液压成形、挤胀成形、辊轧成形、冲压、精冲、模压、深冲压、压印、旋压、型锻、冲挤、爆炸成形、橡胶成形、反向挤出、穿孔、拉伸成形、压弯、电磁成形、冷镦，获得。

2.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述钛合金中，

Al为6.3-7%；

Fe为8.1-8.5%；

RE为0.001-0.004%；

Rh为0.001-0.002%；

XD-4奥氏体耐热钢8.6-9.5%。

3.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述钛合金中，

Al为6.6%；

Fe为8.3%；

RE为0.003%；

Rh为0.002%；

XD-4奥氏体耐热钢9.2%。

4.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述XDS-5高钼含氮奥氏体不锈钢的质量百分含量为1.2%。

5.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述XDS-10 超低碳高铬铁素体不锈钢的质量百分含量为0.6%。