CN109022912A - 一种汽车配件用钛合金材料及汽车配件的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车配件用钛合金材料及汽车配件的制备方法，所述钛合金材料由以下原料按重量份组成：铜2.2～2.5份、铁2.4～2.8份、锆0.4～0.7份、钼0.3～0.8份、钕0.1～0.4份、碳1.6～2.1份、锌0.4～0.8份、钴0.1～0.3份、钛72.5～84.3份。该制备方法包括熔炼成液，预时效处理，深冷轧制，温轧变形四个步骤。所述钛合金材料具有优良的抗拉伸性能，以其为材料制得的汽车配件兼顾了塑性和强度，实现了汽车配件的力学性能的提升，且制备方法简单易行，提高了生产效率。

Description

一种汽车配件用钛合金材料及汽车配件的制备方法
技术领域
本发明属于金属配件领域，具体涉及一种汽车配件用钛合金材料及汽车配件的制备方法。
背景技术
钛合金具有质量轻、比强度高、耐腐蚀性好等优点，故被广泛应用在汽车工业中，应用钛合金最多的是汽车发动机系统。利用钛合金制造发动机零件有很多好处。钛合金的密度低，可以降低运动零件的惯性质量，同时钛气门弹簧可以增加自由振动，减弱车身的振颤，提高发动机的转速及输出功率。减小运动零件的惯性质量，从而使摩擦力减小，提高发动机的燃油效率。选择钛合金可以减轻相关零件的负载应力，缩小零件的尺寸，从而使发动机及整车的质量减轻。零部件惯性质量的降低，使得振动和噪声减弱，改善发动机的性能。钛合金在其他部件上的应用可提高人员的舒适度和汽车的美观等。在汽车工业上的应用，钛合金在节能降耗方面起到了不可估量的作用。
现有的钛合金材料具有较高的比强度，优良的加工性能、焊接性能，但其轧制成汽车配件后的塑性不稳定，退火处理后塑性虽得以提升，但其强度会有一定程度的损失。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种汽车配件用钛合金材料及汽车配件的制备方法，所述钛合金材料具有优良的抗拉伸性能，以其为材料制得的汽车配件兼顾了塑性和强度，实现了汽车配件的力学性能的提升，且制备方法简单易行，提高了生产效率。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种汽车配件用钛合金材料，所述材料由以下原料按重量份组成：铜2.2～2.5份、铁2.4～2.8份、锆0.4～0.7份、钼0.3～0.8份、钕0.1～0.4份、碳1.6～2.1份、锌0.4～0.8份、钴0.1～0.3份、钛72.5～84.3份。
一种基于上述钛合金材料的汽车配件的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空加热混合，再充入惰性气体，维持温度和压强，熔炼后得到合金液体；
步骤2)将步骤1)制得的合金液体转移至模具中，进行预时效处理，随后水冷至室温，得到钛合金铸件；
步骤3)将步骤2)所述的钛合金铸件进行深冷轧制，通过液氮控制温度；
步骤4)对经步骤3)处理过的钛合金铸件进行温轧处理，时间1～2h，即制得所述汽车配件。
进一步地，步骤1)所述抽真空加热的温度为1600～2000℃。
进一步地，步骤1)所述惰性气体为氩气，所述压强为1.0×10-3Pa。
进一步地，步骤2)所述预时效处理的温度为350～480℃，处理时间为20～40min。
进一步地，步骤3)所述液氮控制温度为-120～-100℃。
进一步地，步骤4)所述温轧处理的温度为150～180℃，处理时间为1～3h。
本发明的有益效果如下：
1、采用合理的原料配比，有效提高了钛合金材料的抗拉伸性能，以其为材料制得的汽车配件兼顾了塑性和强度，实现了汽车配件的力学性能的提升。
2、利用深冷轧制前的预时效和深冷轧制后的温轧相结合，不仅大大缩短了工艺周期，还有效提升了汽车配件的力学性能，且操作简单，提高了生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。
实施例1
一种汽车配件用钛合金材料，所述材料由以下原料按重量份组成：铜2.2份、铁2.4份、锆0.4份、钼0.3份、钕0.1份、碳1.6份、锌0.4份、钴0.1份、钛72.5份。
一种钛合金汽车配件的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空至真空度为1.0×10-3Pa，加热至1600℃，熔化混合后再充入惰性气体Ar，维持温度和压强，熔炼后得到合金液体。
(2)将合金液体转移至模具中，进行预时效处理，预时效温度为350℃，处理时间为40min，随后水冷至室温，得到钛合金铸件。
(3)采用三辊轧机，将经预时效处理过的钛合金铸件进行多道次深冷轧制变形，通过液氮控制温度为-100℃。
(4)对经过深冷轧制的钛合金铸件进行温轧处理，处理时间为1h，处理温度为150℃，即制得所述钛合金汽车配件。
实施例2
一种汽车配件用钛合金材料，所述材料由以下原料按重量份组成：铜2.5份、铁2.8份、锆0.7份、钼0.8份、钕0.4份、碳2.1份、锌0.8份、钴0.3份、钛84.3份。
一种钛合金汽车配件的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空至真空度为1.0×10-3Pa，加热至2000℃，熔化混合后再充入惰性气体Ar，维持温度和压强，熔炼后得到合金液体。
(2)将合金液体转移至模具中，进行预时效处理，预时效温度为480℃，处理时间为20min，随后水冷至室温，得到钛合金铸件。
(3)采用三辊轧机，将经预时效处理过的钛合金铸件进行多道次深冷轧制变形，通过液氮控制温度为-120℃。
(4)对经过深冷轧制的钛合金铸件进行温轧处理，处理时间为3h，处理温度为180℃，即制得所述钛合金汽车配件。
实施例3
一种汽车配件用钛合金材料，所述材料由以下原料按重量份组成：铜2.3份、铁2.5份、锆0.6份、钼0.5份、钕0.3份、碳1.9份、锌0.7份、钴0.2份、钛78.9份。
一种钛合金汽车配件的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空至真空度为1.0×10-3Pa，加热至1800℃，熔化混合后再充入惰性气体Ar，维持温度和压强，熔炼后得到合金液体。
(2)将合金液体转移至模具中，进行预时效处理，预时效温度为420℃，处理时间为30min，随后水冷至室温，得到钛合金铸件。
(3)采用三辊轧机，将经预时效处理过的钛合金铸件进行多道次深冷轧制变形，通过液氮控制温度为-110℃。
(4)对经过深冷轧制的钛合金铸件进行温轧处理，处理时间为2h，处理温度为160℃，即制得所述钛合金汽车配件。
测试例1
对实施例1～3制得的钛合金汽车配件进行室温力学性能测试，测试结果如下表1。
表1性能测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3
屈服强度(MPa) 1422 1451 1489
抗拉强度(MPa) 1532 1588 1602
伸长率(％) 18.5 19.1 19.7

Claims (7)

1.一种汽车配件用钛合金材料，其特征在于，所述材料由以下原料按重量份组成：铜2.2～2.5份、铁2.4～2.8份、锆0.4～0.7份、钼0.3～0.8份、钕0.1～0.4份、碳1.6～2.1份、锌0.4～0.8份、钴0.1～0.3份、钛72.5～84.3份。
2.一种基于权利要求1所述汽车配件用钛合金材料的汽车配件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将原料按比例投入立式真空烧结炉中，抽真空加热混合，再充入惰性气体，维持温度和压强，熔炼后得到合金液体；
步骤2)将步骤1)制得的合金液体转移至模具中，进行预时效处理，随后水冷至室温，得到钛合金铸件；
步骤3)将步骤2)所述的钛合金铸件进行深冷轧制，通过液氮控制温度；
步骤4)对经步骤3)处理过的钛合金铸件进行温轧处理，时间1～2h，即制得所述汽车配件。
3.根据权利要求2所述的一种汽车配件的制备方法，其特征在于，步骤1)所述抽真空加热的温度为1600～2000℃。
4.根据权利要求2所述的一种汽车配件的制备方法，其特征在于，步骤1)所述惰性气体为氩气，所述压强为1.0×10-3Pa。
5.根据权利要求2所述的一种汽车配件的制备方法，其特征在于，步骤2)所述预时效处理的温度为350～480℃，处理时间为20～40min。
6.根据权利要求2所述的一种汽车配件的制备方法，其特征在于，步骤3)所述液氮控制温度为-120～-100℃。
7.根据权利要求2所述的一种汽车配件的制备方法，其特征在于，步骤4)所述温轧处理的温度为150～180℃，处理时间为1～3h。
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