CN108179319A - 一种眼镜用钛合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种眼镜用钛合金，其特征在于所述合金成分按照重量百分比分别为：V：12.5‑12.8、Nb：11.5‑11.8、Zr：10.5‑10.8、Mo：3.5‑3.8、Al：3.1‑3.2、Ag：1‑2、Fe：0.5‑1.2、Cr：0.5‑0.7、Ta：0.4‑0.7、Hf：0.3～0.45、Sn：0.2～0.4、La：0.05‑0.08、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成，经热处理后形成的钛合金中平均结晶粒径为30‑50μm；屈服强度850‑980MPa，抗拉强度954‑1096MPa，延伸率12.8‑14.4％，杨氏模量51.4‑62.5GPa。

Description

一种眼镜用钛合金及其制备方法
技术领域
本发明属于合金领域，特别涉及一种用于眼镜的钛合金及其制备方法。
背景技术
钛在自然界中的含量是地壳质量的0.6％左右，其存在分散提取困难，被认为是一种稀有金属，在结构金属中含量位居铝、铁、镁之后。1791年，英国人首次以氧化物的形式发现金属钛，但未正式定名。随后1795年德国学者在研究金红石矿物中，也发现了这种金属氧化物，并且对这种金属命名为“泰坦”(titans)。从氧化物到金属钛的诞生，又经历了一百多年，直到1910年美国人M.A.Hunter才初次用还原法制取了纯钛。1940年卢森堡化学家W.J.Kroll用Mg做还原剂还原TiCl4大量提取钛，直至今日，这种方法仍然得到广泛应用，被称为“Kroll工艺”。世界上钛工业生产始于1948年，杜邦公司开始商业化生产金属钛。钛的应用始于20世纪50年代，在很短时间内，钛工业在航空航天领域得到飞速的发展，首先运用于航空发动机、机身、导弹、卫星等，随后逐渐用于化工、能源、冶金等行业。20世纪90年代以来，钛开始进入日常生活、体育休闲、建筑、汽车等行业。随着钛合金材料应用的不断发展，研究开发满足需求的新型钛合金材料势在必行。
钛的熔点为1668℃，具有两种同素异构晶体，在温度低于882℃时呈hcp晶格结构，称为α-Ti；在温度高于882℃以上时呈bcc晶格结构，称为β-Ti。利用钛具有密排六方和体心立方结构的特点，通过添加一定比例的合金元素，改变相变温度，获得不同组织成分的钛合金。根据亚稳定状态下β稳定元素含量和相组织，把钛合金分为三大类：α型钛合金、(α+β)型钛合金和β型钛合金，牌号分别为TA、TC、TB。
近β钛合金、亚稳β钛合金和稳定β钛合金统称为β钛合金，是应用最广泛的一类钛合金。β钛合金具有最高的比强度，其远高于高强度镁合金、铝合金、高温合金和高强度结构钢，高比强度满足了现代飞机减轻结构质量和提高飞行速度的要求。β钛合金具有低的弹性模量和导热系数，其弹性模量只有钢的二分之一左右，且表现出明显各向异性，正是由于钛合金的低弹性模量，合金的弹性效应更加明显，故可以用来制作螺旋弹簧、高尔夫球拍、网球拍等体育器材。同时β钛合金还具有耐热性好，高低温加工性能优异等优点，同时大横截面的β钛合金零件抗疲劳性能好，强度与韧性匹配优异。
β钛合金由于具有很好的加工性、低的弹性模量、最高的比强度，其远高于高强度镁合金、铝合金，其使用范围越来越广泛。为了面对人民群众日益增长的需要，需要使眼镜的钛合金的强度、加工性越来越好，同时还需要成本逐渐降低、对人体健康损害更小。
发明内容
本发明在传统钛合金基础上，通过成分调整和工艺改进研发出用于眼镜的钛合金及其制备方法，该合金具有优良的力学性能和耐蚀性能，而且避免了对人体健康的损害，具有重要的社会和经济意义。
本发明具体提供了一种眼镜用钛合金，其特征在于所述合金成分按照重量百分比分别为：V：12.5-12.8、Nb：11.5-11.8、Zr：10.5-10.8、Mo：3.5-3.8、Al：3.1-3.2、Ag：1-2、Fe：0.5-1.2、Cr：0.5-0.7、Ta：0.4-0.7、Hf：0.3～0.45、Sn：0.2～0.4、La：0.05-0.08、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成，经热处理后形成的钛合金中平均结晶粒径为30-50μm；屈服强度850-980MPa，抗拉强度954-1096MPa，延伸率12.8-14.4％，杨氏模量51.4-62.5GPa。
优选的是一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.5-12.6、Nb：11.5-11.6、Zr：10.5-10.7、Mo：3.5-3.7、Al：3.1-3.15、Ag：1-1.8、Fe：0.5-1、Cr：0.5-0.6、Ta：0.4-0.6、Hf：0.3～0.4、Sn：0.2～0.3、La：0.05-0.07、O≤0.07、H≤0.02、C≤0.03、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
优选的是一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.5、Nb：11.5、Zr：10.5、Mo：3.5、Al：3.1、Ag：1、Fe：0.5、Cr：0.5、Ta：0.4、Hf：0.3、Sn：0.2、La：0.05、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
优选的是一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.6、Nb：11.6、Zr：10.7、Mo：3.7、Al：3.15、Ag：1.8、Fe：1、Cr：0.6、Ta：0.6、Hf：0.4、Sn：0.3、La：0.07、O≤0.07、H≤0.02、C≤0.03、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
优选的是一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.8、Nb：11.8、Zr：10.8、Mo：3.8、Al：3.2、Ag：2、Fe：1.2、Cr：0.7、Ta：0.7、Hf：0.45、Sn：0.4、La：0.08、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
本发明还提供了一种眼镜用钛合金的制备方法，
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％。
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
优选的步骤(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1800-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1800-1900℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯。
优选的步骤(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为880℃，保温3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度630℃，总变形量85％，最后一道次变形量15％，之后进行表面处理和430℃退火处理。
优选的步骤(4)冷轧：将热轧板加热到温度为700℃，保温2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量60％，最后一道次变形量15％。
优选的步骤(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为850℃，保温时间为70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为600℃，时间为2-3小时，空冷。
本发明所提供的眼镜用钛合金中每种元素的作用如下：
V使β相稳定化并使室温下合金的组织为β相的重要的元素。当小于12.5％时，在进行从高温的β相状态开始的利用水冷等急冷的固溶处理时，就会产生马氏型组织，使冷轧加工性大大恶化。当超过12.8％时，则会使β型合金的时效硬化性变差、损害韧性，时效处理中所需的时间延长，另外在时效处理后也无法获得足够的强化。此外，合金的冷轧加工的变形阻力也增大。因此V取12.5-12.8％，优选是12.5-12.6％。Nb具有延展性，通常当Nb添加到钛合金，钛合金即具有柔软性、低弹性。使用Nb作为本发明的眼镜用钛合金的成分，可与Zr一起协同促进钛合金的耐腐蚀性。本发明中Nb的含量为11.5-11.8％，优选是Nb：11.5-11.6％。
当Zr暴露于空气中，在Zr的表面形成致密的氧化物层。Zr具有优异的耐腐蚀性。而且，Zr在高温水中的耐腐蚀性明显高于其它金属。Zr通过形成氧化物层稳定且不反应，Zr具有优异的耐腐蚀性。具有优异的耐腐蚀性和耐酸性的Zr作为生物用经常添加的合金组分。本发明的眼镜用钛合金，当Zr的含量低于10.5％，可加工性降低。当Zr含量高于10.8％，耐腐蚀性提高的程度减小，综合考虑成本和性能，本发明中Zr的含量为Zr：10.5-10.8％，优选是Zr：10.5-10.7％。
β钛合金一般要添加3-6％的Al，以便促使由亚稳β相分解产生的具有六方晶格的脆性ω相转变成α相。根据Ti-Al二元相图，铝在钛中的极限溶解度为7.5％，因此加铝量不得超过7％，防止形成有序相Ti3Al，该有序相不利于合金的塑性、韧性及抗应力腐蚀能力。此外，Al的密度与原子半径比Ti的小，可以使β钛合金固溶体的原子间结合力增强，提高合金的比强度，而塑性无明显降低；同时还可以改善合金的抗氧化性，显著提高其再结晶温度，改善热强性。因此本发明中Al取3.1-3.2％，优选是Al：3.1-3.15％。
Ag元素可以与α-Ti、β-Ti都形成有限固溶体，Ag使β转变温度下降，也属于β相稳定元素。本发明中加入适量的Ag元素，可以提高加工性和塑性。另外，考虑到钛合金眼镜与皮肤的紧密接触，利用Ag还可以改善钛合金的抗菌性能。本发明中Ag：1-2％，优选的是Ag：1-1.8％。
在钛合金中添加强β相形成元素Fe，可促进室温下亚稳态的β相的形成，以及控制钛合金的马氏体相变温度Ms。Fe代替部分Nb，既降低了合金成本，而且能调整α相/β相的相变温度以及马氏体相变温度Ms，使得合金在室温下可以得到亚稳态的β相；且可以通过冷变形应力诱发β相向α相转变的马氏体相变。这样，既可以满足合金室温冷拔成丝的加工工艺要求，同时，又因得到的马氏体相比较软，使得合金的杨氏模量进一步降低，使得合金的杨氏模量的可以调整的范围增大，达到其杨氏模量连续可调的目的。本发明中Fe：0.5-1.2，优选的是Fe：0.5-1％。
Cr元素是钛合金的共析元素之一，也有着较强的β稳定性，绝大部分高强β钛合金都使用了Cr元素作为其稳定元素，Cr可溶解在α与β相中，形成TiCr2化合物。Cr在β钛中的溶解度非常高。所以Cr元素在钛合金中以固溶强度的方式来提高钛合金的机械性能，Cr元素的加入也会引起偏析。Cr元素还会对合金组织的细化起到作用，本发明中Cr：0.5-0.7％，优选Cr：0.5-0.6％。
Mo、Ta与β钛具有相同的晶格类型，在β钛中无限固溶。Hf等元素的性质与Ti极其相近，原子半径差别不大，因此可以形成连续固溶体。在本发明中，在钛合金中加入Mo、Ta、Hf，能够实现优异的可成型性，并同时提高了耐腐蚀性、耐热性等。本发明中Mo：3.5-3.8％、Ta：0.4-0.7％、Hf：0.3～0.45％，优选的是Mo：3.5-3.7％、Ta：0.4-0.6％、Hf：0.3～0.4％。
Sn虽然有与所述的Al相同的作用，但是由于不会像Al那样增加β状态下的硬度，因此通过减少Al而用Sn置换，就可以抑制变形阻力增大。如果添加Sn的含量少于0.2％则效果不明显，但是当Sn含量大于0.4％时，由于还是会增加β化后的合金的硬度，本发明中Sn：0.2～0.4，优选的是Sn：0.2～0.3。
钛合金中添加稀土起到了强化了合金，减少不可避免的杂质的有害影响，改变夹杂物的形态和分布，提高抗腐蚀、抗氧化性能、焊接性能、冷加工性、相变超弹性等作用。具体而言稀土可以减轻非金属不可避免的杂质的有害影响。氢是钛合金的有害不可避免的杂质，溶入液态金属的氢凝固时以原子态析出，聚集成分子，导致出现晶间裂纹、疏松和针孔等氢致缺陷。此外稀土也有降低合金中氧含量的效果。极易与气体、非金属及金属作用，生成相应稳定的化合物，这些化合物，熔点高、比重轻，上浮成渣。而它们的微小的质点则成为合金结晶过程的异质晶核，起到细化晶粒的作用。本发明选用密度小、常见的稀土元素La，节约了生产成本，确保了性能与成本的平衡。La：0.05-0.08，优选是La：0.05-0.07％。
O会降低合金的变形能力，在进行强度的冷轧加工时会导致裂纹的产生，变形阻力也增大。虽然其量越少越好，通常设定为0.08％以下。
H会使延展性及韧性变差，越少越好，因此设为至0.02％以下。
C会使延展性即变形能力大大降低，越少越好，因此设为至0.04％以下。
N由于会使变形能力大大降低，越少越好，因此设为至0.02％以下。
本发明中热轧板退火处理温度是400-430℃，远低于常规的退火温度，主要是为了使热轧过程的应力在较低温度消除，避免了退火温度较高引起的析出物的溶解，确保了合金化后的固溶强化效果。固溶处理和时效是钛合金的强化热处理，目的是获得高强度和高塑性的综合性能。
本发明的有益效果：
本发明在传统钛合金基础上，通过对冶炼原料进行明确限定，确保了在较低温度就使合金元素完全熔化，满足目标产品成分要求的同时降低了元素的损耗。通过成分调整和热处理工艺改进研发出用于眼镜的钛合金及其制备方法，该合金具有优良的力学性能和耐蚀性能，而且避免了对人体健康的损害，具有重要的社会和经济意义。
具体实施方式
下面参考示例实施方式对本发明技术方案作详细说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
实施例1
一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.5、Nb：11.5、Zr：10.5、Mo：3.5、Al：3.1、Ag：1、Fe：0.5、Cr：0.5、Ta：0.4、Hf：0.3、Sn：0.2、La：0.05、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％。
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
实施例2
一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.6、Nb：11.6、Zr：10.7、Mo：3.7、Al：3.15、Ag：1.8、Fe：1、Cr：0.6、Ta：0.6、Hf：0.4、Sn：0.3、La：0.07、O≤0.07、H≤0.02、C≤0.03、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％；
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
实施例3
一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.8、Nb：11.8、Zr：10.8、Mo：3.8、Al：3.2、Ag：2、Fe：1.2、Cr：0.7、Ta：0.7、Hf：0.45、Sn：0.4、La：0.08、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％；
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
对比例1
一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：10、Nb：10、Zr：8、Mo：3.5、Al：3.1、Ag：1、Fe：0.5、Cr：0.5、Ta：0.4、Hf：0.3、Sn：0.2、La：0.05、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％。
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
对比例2
一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.6、Nb：11.6、Zr：10.7、Mo：3.7、Al：3.15、Ag：0.2、Fe：0.2、Cr：0.2、Ta：0.2、Hf：0.4、Sn：0.3、La：0.07、O≤0.07、H≤0.02、C≤0.03、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％。
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
对比例3
一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.8、Nb：11.8、Zr：10.8、Mo：3.8、Al：3.2、Ag：2、Fe：1.2、Cr：0.7、Ta：0.2、Hf：0.1、Sn：0.1、La：0.01、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％；
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
对比例4
一种眼镜用钛合金，其特征在于：按重量百分比计化学成分为：V：12.8、Nb：11.8、Zr：10.8、Mo：3.8、Al：3.2、Ag：2、Fe：1.2、Cr：0.7、Ta：0.7、Hf：0.45、Sn：0.4、La：0.08、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％。
对实施例1-3、对比例1-4所得产品以如下方法进行性能检测：
1、力学性能测试
测试实施例和对比例中的力学性能(强度和延伸率、杨氏模量)，相关结果见表1。
2、耐腐蚀性检测
将实施例和对比例所得的钛合金切片，长宽高分别是5cm、5cm、2cm,先称重为m1，放在1L含有浓度20％的稀盐酸中浸泡100小时，取出后清洗进行称重得到重量为m2,以(m1-m2)/m1*100％的数值表示在酸性条件下的腐蚀性Y酸。重新取样，长宽高分别是5cm、5cm、2cm,先称重为m3，放在1L含有浓度20％的氢氧化钠中浸泡100小时，取出后清洗进行称重得到重量为m4,以(m3-m4)/m3*100％的数值表示在碱性条件下的腐蚀性Y碱。取Y酸+Y碱的平均值作为眼镜用钛合金的腐蚀性表征参数。测试结果见表1。
表1
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种眼镜用钛合金，其特征在于所述合金成分按照重量百分比分别为：V：12.5-12.8、Nb：11.5-11.8、Zr：10.5-10.8、Mo：3.5-3.8、Al：3.1-3.2、Ag：1-2、Fe：0.5-1.2、Cr：0.5-0.7、Ta：0.4-0.7、Hf：0.3～0.45、Sn：0.2～0.4、La：0.05-0.08、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成，经热处理后形成的钛合金中平均结晶粒径为30-50μm；屈服强度850-980MPa，抗拉强度954-1096MPa，延伸率12.8-14.4％，杨氏模量51.4-62.5GPa。
2.如权利要求1所述的一种眼镜用钛合金，其特征在于所述合金成分按照重量百分比分别为：V：12.5-12.6、Nb：11.5-11.6、Zr：10.5-10.7、Mo：3.5-3.7、Al：3.1-3.15、Ag：1-1.8、Fe：0.5-1、Cr：0.5-0.6、Ta：0.4-0.6、Hf：0.3～0.4、Sn：0.2～0.3、La：0.05-0.07、O≤0.07、H≤0.02、C≤0.03、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
3.如权利要求1所述的一种眼镜用钛合金，其特征在于所述合金成分按照重量百分比分别为：V：12.5、Nb：11.5、Zr：10.5、Mo：3.5、Al：3.1、Ag：1、Fe：0.5、Cr：0.5、Ta：0.4、Hf：0.3、Sn：0.2、La：0.05、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
4.如权利要求1所述的一种眼镜用钛合金，其特征在于所述合金成分按照重量百分比分别为：V：12.6、Nb：11.6、Zr：10.7、Mo：3.7、Al：3.15、Ag：1.8、Fe：1、Cr：0.6、Ta：0.6、Hf：0.4、Sn：0.3、La：0.07、O≤0.07、H≤0.02、C≤0.03、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
5.如权利要求1所述的一种眼镜用钛合金，其特征在于所述合金成分按照重量百分比分别为：V：12.8、Nb：11.8、Zr：10.8、Mo：3.8、Al：3.2、Ag：2、Fe：1.2、Cr：0.7、Ta：0.7、Hf：0.45、Sn：0.4、La：0.08、O≤0.08、H≤0.02、C≤0.04、N≤0.02％、剩余部分为Ti及不可避免的杂质构成。
6.权利要求1-5任一项所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料制备：Nb、Mo、Ta、Hf以低熔点中间合金的形式作为原料，Ti-V中间合金，该中间合金中V质量比为25％；Ti-Zr中间合金，该中间合金中Zr质量比为58％；Ti-Cr中间合金，该中间合金中Cr质量比为45％；Ti-Fe中间合金，该中间合金中Fe质量比为29％；Al、Ag、La、Sn以金属单质的形式存在；以海绵钛提供主要的Ti来源，通过调整原料，考虑到元素烧损，使最终成分满足目标钛合金产品成分即可；
(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1700-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.1-0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；
(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为850～880℃，保温2-3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度600-630℃，总变形量80-85％，最后一道次变形量≤20％，之后进行表面处理和400-430℃退火处理；
(4)冷轧：将热轧板加热到温度为680～700℃，保温1-2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量50-60％，最后一道次变形量≤15％；
(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为800-850℃，保温时间为50-70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为560℃～600℃，时间为2-3小时，空冷。
7.如权利要求1所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于：步骤(2)将步骤(1)准备的配料压制电极块，电极块进行组合焊接制备一次电极，真空自耗电弧熔炼，熔炼温度为1800-2000℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯；再将100×80mm的方坯再次制成电极进行熔炼，熔炼温度为1800-1900℃，将其浇入结晶器中进行连铸，控制拉坯速度为0.2m/min，获得连铸坯，连铸坯为100×100mm的方坯。
8.如权利要求1所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于：步骤(3)板坯热轧：采用5道次热轧，开轧温度为880℃，保温3小时，道次变形量逐渐递减，终轧温度630℃，总变形量85％，最后一道次变形量15％，之后进行表面处理和430℃退火处理。
9.如权利要求1所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于：步骤(4)冷轧：将热轧板加热到温度为700℃，保温2小时，采用3道次热轧，冷轧时道次变形量逐渐递减，总变形量60％，最后一道次变形量15％。
10.如权利要求1所述眼镜用钛合金的制造方法，其特征在于：步骤(5)热处理在真空度为100Pa以内进行热处理，固溶处理的温度为850℃，保温时间为70分钟，水冷淬火；时效处理的温度为600℃，时间为2-3小时，空冷。
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