CN109930030A

CN109930030A - 一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金及其制备方法

Info

Publication number: CN109930030A
Application number: CN201910301903.6A
Authority: CN
Inventors: 侯智敏; 李维; 唐进; 邢秋丽; 戴毅; 欧阳文博; 康聪; 王兴; 刘华; 贠鹏飞; 华瑶; 谢英杰; 王超男; 张智; 王彦皓
Original assignee: WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: WESTERN TITANIUM TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: CN109930030B

Abstract

本发明公开了一种α‑β型高强、高冲击韧性钛合金，由以下质量百分数的成分组成：Al4.5％～6.0％、Zr1.5％～2.5％、Mo0.5％～2.5％、V0.5％～2.0％、Fe0.5％～2.0％、Cr1.5％～3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质；本发明还公开了一种钛合金的制备方法，该方法以大量TA15回收料为原料。本发明的钛合金通过控制Moeq和Aleq，有效提高了其强度、塑性及韧性，满足了高强韧性能的匹配，同时分别采用Mo‑V‑Cr‑Fe系、Al‑Zr系强化β相和α相，增强了耦合强化效果，提高了强韧性匹配；本发明以TA15回收料为原料，降低了制备成本，解决了TA15残料的回收问题。

Description

一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金及其制备方法

技术领域

本发明属于钛合金技术领域，具体涉及一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金及其制备方法。

背景技术

钛具有许多的特性：密度低、比强度高、耐腐蚀、耐温区宽、焊接性能好，是一种理想的结构材料，对国防高技术、武器装备和民用行业的发展有极其重要的作用。航空、航天、舰船、兵器、化工等军工及商业领域都大量使用钛合金，并有逐步增大的趋势。但钛合金价格高，一般为钢的8～10倍，严重影响了其在兵器、舰船及化工等成本控制要求严苛的领域的应用。更糟糕的是，近年来钛合金制备原料中最主要的中间合金铝钒价格飞涨(Al55V由2017年的约240元/kg上涨至目前的600元/kg，且我国钢铁行业钒需求旺盛，铝钒中间合金价格将会在未来很长时间内保持高位)，导致目前应用最广泛的TC4钛合金(Ti-6Al-4V)生产成本每公斤上涨15元以上。

由于兵器领域、特别是“武装车辆”的材料应用特性，对材料的抗冲性有较高的要求，前期多采用高密度的合金钢。随着新形势下，我国兵器工业对产品机动性、可输运性提出更高的要求，急需研制一种低成本高强、高冲击韧性钛的钛合金，取代传统的合金钢。我国现有的高冲击韧性钛合金多为近α型或β稳定元素含量较低的贫两相型钛合金，如Ti80(Ti-6.0Al-2.5Nb-2.2Zr-1.2Mo，冲击韧性a_KU≥50J/cm²)等，但该类合金由于合金化程度低，特别是Moeq(钼当量)偏低，抗拉强度一般不超过900MPa，无法满足兵器工业高强、高抗冲击性的应用要求，且近α型钛合金热加工塑性相对较差，生产成本及原料成本居高不下，严重制约其在兵器工业的应用。

西北有色金属研究院研制的Ti8LC(Ti-6Al-1Fe-1Mo)、Ti12LC(Ti-4.5Al-7Mo-2Fe)合金，美国研制的Ti62S(Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si)和LCB(Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al)，采用廉价的Fe或Fe-Mo中间合金作为生产原料，可以显著降低材料成本，且其热加工塑性均相对较好，可进一步降低加工成本。但上述合金冲击韧性相对一般，无法满足兵器工业对材料高强、高抗冲击性及低成本的应用要求。

随着我国钛工业生产技术的进步及过程管理的完善，目前，国内钛残料回收技术进步明显，TC4、商业用纯钛回收料已大量应用于商业领域及部分军工领域，特别是兵器工业。TA15钛合金作为我国航空、航天工业的常规钛合金，每年都有大量的冒口、料头等加工残废料产生。航空、航天领域出于对产品绝对安全性的考虑，严禁使用回收料，而民用领域由于TA15钛合金成本相对较高、强度与TC4相当，目前应用范围较小。若能开发出一种新型钛合金，可以大量使用TA15钛合金残料，并满足兵器用低成本、高强塑、热加工性良好的应用要求，既可以解决大量TA15钛合金残料回收问题，又可推动钛合金在兵器领域，特别是应用潜力巨大、生产成本高度敏感的“武装车辆”制造领域的大范围推广应用，解决相关领域的升级换代难题，加速我国兵工装备的升级换代进程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了种α-β型高强、高冲击韧性钛合金。该钛合金将Moeq控制为8.0～10.5，有效提高了其塑性及韧性，将Aleq控制在4.8～6.15，提高了钛合金的强度，满足了高强韧性能的匹配，同时采用Mo-V-Cr-Fe系共同强化β相，使钛合金具有良好的强韧性匹配，降低了共析风险，并采用Al-Zr系共同强化钛合金中的α相使其具有更高效的耦合强化效果。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 4.5％～6.0％、Zr 1.5％～2.5％、Mo0.5％～2.5％、V 0.5％～2.0％、Fe 0.5％～2.0％、Cr 1.5％～3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述α-β型高强、高冲击韧性钛合金经热处理后的抗拉强度大于1100MPa，屈服强度大于1000MPa，断后延伸率大于10％，断面收缩率大于25％，冲击韧性大于35J/cm²。

上述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 4.5％～5.8％、Zr 1.5％～2.5％、Mo 0.8％～2.5％、V 0.8％～1.8％、Fe0.8％～2.0％、Cr 1.5％～3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 5％，Zr 1.5％、Mo 0.8％、V 1％、Fe 2％、Cr 3％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 5.1％，Zr 1.8％、Mo 1.2％、V 1.6％、Fe 1.3％、Cr 2.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 4.5％，Zr 2.5％、Mo 2.5％、V 0.8％、Fe 0.8％、Cr 3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 5.8％，Zr 2.0％、Mo 1.0％、V 1.8％、Fe 2.0％、Cr 1.5％，余量为Ti和不可避免的杂质。

α-β钛合金按Moeq(Mo当量)的高低可分为马氏型α-β钛合金(Moeq为2.53～5)、过渡型α-β钛合金(Moeq为5～11)。过渡型α-β钛合金由于Moeq相对较高，具有出色的淬透性及热处理强化能力，但对于该类合金，更高的Moeq意味着更高的合金化程度及生产成本，且当Moeq过高时，会导致相稳定状态下α相含量减少，α/β相界相对减少，界面强化效果减弱，从而影响热处理析出强化效果，且β相的高固溶度会增加含Cr、Fe等共析元素的合金体系析出金属间化合物，损害综合性能，特别是塑性及韧性；但过低的Moeq则影响合金的淬透性及时效强化效果。本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金将Moeq控制在8.0～10.5之间，从而保证了其淬透性及热处理强化效果，有效提高了其塑性及韧性。

本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金采用Mo-V-Cr-Fe系共同强化β相。Cr、Fe是最高效、低成本的β稳定及强化元素之一，但长时间加热有发生共析反应进而恶化合金塑性及韧性的风险。本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金采用Mo元素与Cr、Fe联合强化β相，在保留Mo元素β相高效强化效果的同时，有效抑制了共析反应的发生；在控制总Moeq(Mo当量)不变的前提下，采用低Mo含量、高Fe、Cr含量的配比方式，即可以降低共析风险，又可以有效减少合金元素添加总量(Fe、Cr元素β稳定效率更高，Mo临界β稳定元素含量为11wt％，Fe、Cr临界β稳定元素含量分别为5wt％、6.5wt％)，降低了生产成本。另外，本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金中还添加了V，V元素虽然成本高、强化效果弱，但由于该元素可在β相中无限固溶，且在α相中也有一定的固溶度，因此V元素可以极大改善合金的韧性特别是冲击韧性，通过添加一定量的V元素与Mo-Cr-Fe耦合强化，可以使钛合金具有良好的强韧性匹配。

对于过渡型α-β钛合金，高Aleq(Al当量)在增加α相固溶强化效果的同时，也增加了钛合金在热加工过程中的开裂风险，进而降低成材率、增加生产成本及生产周期，且α相的过度固溶强化，会损害其与β相的耦合强化效果，进而损害钛合金的综合性能匹配、特别是冲击韧性。低Aleq合金虽然具有良好的韧性，但强度偏低，无法满足高强韧设计要求。因此，本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金将Aleq控制在4.8～6.15之间，从而保证了α相固溶强化效果，提高了钛合金的强度，满足了高强韧性能的匹配，又避免了α相的过度固溶强化对钛合金综合性能匹配的损害。

本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金采用Al-Zr系共同强化钛合金中的α相，与单独采用Al元素相比，具有更高效的耦合强化效果。此外，在保证Aleq不变的前提条件下，通过Zr元素取代部分Al元素，既可以抑制Ti3Al金属间化合物在长时间时效过程中的析出，避免α相的过度固溶强化(Zr元素的α固溶强化效果相对较低)，进而损害钛合金的塑性及韧性，又可以抑制晶粒在相变温度以上加热时的过快长大，从而改善钛合金的热加工晶粒细化效率，降低生产周期及成本。

本发明中Moeq(Mo当量)和Aleq(Al当量)的计算公式为：

Mo_eq＝1.0Mo+0.2Ta+0.4W+0.67V+1.25Cr+1.25Ni+1.7Mn+1.7Co+2.5Fe+0.28Nb

Al_eq＝1.0Al+1/3Sn+1/6Zr+10O+10C+20N

另外，本发明还提供了一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金的制备方法，其特征在于，该方法将TA15回收料制备的电极与由回收纯锆屑、铁钼中间合金、铝豆、铁钉、金属铬和海绵钛混合后压制的电极进行组焊，制备成熔炼电极，然后经真空自耗电弧炉熔炼，得到钛合金铸锭，再将钛合金铸锭加工成型材，其中，所述熔炼电极中TA15回收料的质量含量为50％～70％。

本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的制备方法大量采用TA15回收料作为制备原料，大大降低了制备成本，即可解决大量TA15钛合金残料的回收问题，又可以满足兵器用钛合金材低成本、高强、高冲击韧性的应用要求。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金经热处理后的抗拉强度大于1100MPa，屈服强度大于1000MPa，断后延伸率大于10％，断面收缩率大于25％，冲击韧性大于35J/cm²。

2、本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金采用大量的TA15钛合金残料作为制备原料，既解决了大量了TA15钛合金残料的回收利用问题，又满足了兵器用钛合金材低成本、高强、高冲击韧性的应用要求。

3、本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金采用大量的TA15钛合金残料作为制备原料，降低了钛合金的原料成本，其原料成本约为TC11钛合金的75％，而其强塑性、强韧性匹配优于TC11钛合金，其原料成本约为TC21钛合金相比的60％，而其强塑性匹配与TC21钛合金相当，冲击韧性优于TC21。

4、本发明的α-β型高强、高冲击韧性钛合金可加工成棒材、板材、丝材、锻件等产品，特别适用于兵器工业领域，有利于加速我国兵工装备系统的升级换代进程，具有广泛的应用前景。

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明实施例1中α-β型高强、高冲击韧性钛合金棒材的金相组织图。

具体实施方式

本发明实施例1～实施例4、对比例1～对比例3中的原料成本核算依据如下表1所示。

表1钛合金熔炼用原料价格

注：TA15残料销售价格约为15元/kg，制成TA15回收电极后大幅溢价。

本发明实施例1～实施例4的制备方法中采用的回收纯锆屑为西部钛业有限责任公司的纯Zr管机加屑经分拣、清洗、破碎后的产品。

实施例1

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al5％、Zr 1.5％、Mo 0.8％、V 1％、Fe 2％、Cr 3％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的制备方法为：将TA15回收料制备的电极与由回收纯锆屑、铁钼中间合金、铝豆、铁钉、金属铬、海绵钛混合后压制的电极进行组焊，制备成熔炼电极，其中熔炼电极中TA15回收料的质量含量为50％，然后经三次真空自耗电弧炉熔炼，得到钛合金铸锭；钛合金铸锭经机械加工及后续的热加工后，制备成边长为55mm的钛合金方棒，该钛合金方棒依次经900℃/1h，AC+560℃/6h，AC固溶+时效热处理后，其室温力学性能为：抗拉强度为1147MPa，屈服强度为1080MPa，断后延伸率为11.5％，断面收缩率为43％，冲击韧性为36.2J/cm²。

经核算，本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的原料成本为58元/kg。

图1是本实施例中α-β型高强、高冲击韧性钛合金棒材的金相组织图，由图1可看出本实施例中α-β型高强、高冲击韧性钛合金棒材的金相组织为典型的双态组织，通过固溶+时效热处理后，该合金强塑性匹配良好。

实施例2

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al5.1％、Zr 1.8％、Mo 1.2％、V 1.6％、Fe 1.3％、Cr 2.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的制备方法为：将TA15回收料制备的电极与由回收纯锆屑、铁钼中间合金、铝豆、铁钉、金属铬、海绵钛混合后压制的电极进行组焊，制备成熔炼电极，其中熔炼电极中TA15回收料的质量含量为70％，然后经三次真空自耗电弧炉熔炼，得到钛合金铸锭；钛合金铸锭经机械加工及后续的热加工后，制备成直径为200mm的钛合金棒材，该钛合金棒材依次经900℃/2h，AC+560℃/6h，AC固溶+时效热处理后，其室温力学性能为：抗拉强度为1115MPa，屈服强度为1095MPa，断后延伸率为12.0％，断面收缩率为53％，冲击韧性为43.6J/cm²。

经核算，本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的原料成本为61元/kg。

实施例3

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al4.5％、Zr 2.5％、Mo 2.5％、V 0.8％、Fe 0.8％、Cr 3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的制备方法为：将TA15回收料制备的电极与由回收纯锆屑、铁钼中间合金、铝豆、铁钉、金属铬、海绵钛混合后压制的电极进行组焊，制备成熔炼电极，其中熔炼电极中TA15回收料的质量含量为50％，然后经三次真空自耗电弧炉熔炼，得到钛合金铸锭；钛合金铸锭经机械加工及后续的热加工后，制备成直径为90mm的钛合金棒材，该钛合金棒材依次经780℃/1h，AC+560℃/6h，AC固溶+时效热处理后，其室温力学性能为：抗拉强度为1160MPa，屈服强度为1123MPa，断后延伸率为15％，断面收缩率为47％，冲击韧性为48.9J/cm²。

经核算，本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的原料成本为64元/kg。

实施例4

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al5.8％、Zr 2.0％、Mo1.0％、V 1.8％、Fe 2.0％、Cr 1.5％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的制备方法为：将TA15回收料制备的电极与由回收纯锆屑、铁钼中间合金、铝豆、铁钉、电解铬、海绵钛混合后压制的电极进行组焊，制备成熔炼电极，其中熔炼电极中TA15回收料的质量含量为65％，然后经三次真空自耗电弧炉熔炼，得到钛合金铸锭；钛合金铸锭经机械加工及后续的热加工后，制备成直径为20mm的钛合金棒材，该钛合金棒材依次经750℃/1h，AC热处理后，其室温力学性能为：抗拉强度为1180MPa，屈服强度为1020MPa，断后延伸率为16％，断面收缩率为52％，冲击韧性为45.8J/cm²。

经核算，本实施例的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的原料成本为62元/kg。

对比例1

本对比例的钛合金为TC21钛合金，属于过渡型α-β钛合金，成分为Ti-6Al-2Zr-2Sn-2.5Mo-2Nb-1.5Cr-0.1Si，由以下质量百分数的成分组成：Al 6％、Zr 2％、Sn 2％、Mo2.5％、Nb 2％、Cr 1.5％、Si 0.1％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本对比例的TC21钛合金的制备方法为：采用Al-Mo合金、Al-Nb合金、Ti-Sn合金、海绵锆、海绵钛、Al-Si合金、铝豆，按设计成分配料并压制电极，然后经三次真空自耗电弧炉熔炼，得到TC21钛合金铸锭；TC21钛合金铸锭经机械加工及后续的热加工后，制备成直径为200mm的TC21钛合金棒材，该TC21钛合金棒材依次经890℃/2h，AC+560℃/6h，AC固溶+时效热处理后，其室温力学性能为：抗拉强度为1160MPa，屈服强度为1085MPa，断后延伸率为14％，断面收缩率为46％，冲击韧性为36.2J/cm²。

经核算，本对比例的TC21钛合金的原料成本为109元/kg。

将对比例1与实施例2进行比较可知，对比例1的TC21钛合金棒材与实施例2的钛合金棒材的强塑性匹配基本一致，但实施例2的钛合金棒材具有更出色的冲击韧性，说明虽然对比例1的TC21钛合金棒材与实施例2的钛合金棒材同属过渡型α-β钛合金，但由于对比例1的TC21钛合金棒材的Aleq为7，实施例2的钛合金棒材的Aleq为5.4，过高的Aleq导致α相过度强化，影响α相/β相间的相互匹配，对钛合金的强度冲击韧性匹配造成一定影响。另外，由于采用低成本的Mo-V-Cr-Fe系强化β相，并使用TA15回收料，实施例2的钛合金棒材的原料成本只有对比例1的TC21钛合金原料成本的60％；同时，由于实施例2的钛合金棒材的Aleq为5.4，该钛合金棒材具有更好的热加工塑性，其后续的热加工成本也低于对比例1的TC21钛合金棒材，进一步降低了制备成本。

对比例2

本对比例的钛合金为TC11钛合金，属马氏体型α-β钛合金，成分为Ti-6.5Al-1.5Zr-3.5Mo-0.3Si，由以下质量百分数的成分组成：Al 6.5％、Zr 1.5％、Mo 3.5％、Si0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本对比例的TC11钛合金的制备方法为：采用Al-Mo合金、海绵锆、海绵钛、铝豆、Al-Si合金，按设计成分配料并压制电极，然后经三次真空自耗电弧炉熔炼，得到TC11钛合金铸锭；TC11钛合金铸锭经机械加工及后续的热加工后，制备成直径为200mm的TC11钛合金棒材，该TC11钛合金棒材依次经950℃/2h，AC+530℃/6h，AC固溶+时效热处理后，其室温力学性能为：抗拉强度为1060MPa，屈服强度为965MPa，断后延伸率为12％，断面收缩率为28％，冲击韧性为32.4J/cm²。

经核算，本对比例的TC11钛合金的原料成本为84元/kg。

将对比例2与本发明实施例1～实施例4进行比较可知，本发明实施例1～实施例4的钛合金棒材的强韧性、强塑性综合性能匹配均优于对比例2的TC11钛合金，且原料成本仅为TC11钛合金75％左右。对比例2是TC11合金是典型的热强两相钛合金，由于Moeq(Moeq＝3.5)相对较低，因此热处理强化效果相对较差，虽然通过高Aleq设计，并加入快共析Si元素钉轧强化，可以一定程度上提高合金的强度水平，但依然低于本发明实施例1～实施例4中所述钛合金的强度水平，且高Aleq、特别是快共析Si元素的加入，严重损害合金的冲击韧性。说明适当控制Aleq和Moeq提高了本发明α-β型高强、高冲击韧性钛合金的强度与冲击韧性的匹配性。

对比例3

本对比例的钛合金为Ti12LC钛合金，属近β型钛合金，成分为Ti-4.5Al-7Mo-2Fe，由以下质量百分数的成分组成：Al 4.5％、Mo 7.0％、Fe 2％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本对比例的Ti12LC钛合金的制备方法为：采用Fe-Mo60B合金、海绵钛、铝豆，按设计成分配料并压制电极，然后经三次真空自耗电弧炉熔炼，得到Ti12LC钛合金铸锭；Ti12LC钛合金铸锭经机械加工及后续的热加工后，制备成直径为200mm的Ti12LC钛合金棒材，该Ti12LC钛合金棒材依次经780℃/2h，AC+550℃/6h，AC固溶+时效热处理后，其室温力学性能为：抗拉强度为1065MPa，屈服强度为1010MPa，断后延伸率为12％，断面收缩率为28％，冲击韧性为35.4J/cm²。

经核算，本对比例的Ti12LC钛合金的原料成本为68元/kg。

将对比例3与实施例2进行比较可知，对比例3的Ti12LC钛合金棒材与实施例2的钛合金棒材的原料成本基本相当，但实施例2的钛合金棒材的强度及冲击韧性水平要高于对比例3的Ti12LC钛合金棒材。对比例3的Ti12LC钛合金棒材采用更低的Aleq(Aleq＝4.5)及更高的Moeq(Moeq＝12)设计，从而获得极出色的热加工塑性及断裂韧性，但由于Aleq过低，并仅使用Al元素进行α相固溶强化，使α相强化效果大幅减弱，时效热处理时α相含量相对较少，减少α/β相界面积，进而影响时效强化效果，并使α相与β相的耦合强化效果受损。说明本发明采用Al-Zr系共同强化钛合金中的α相并控制Aleq，具有更高效的耦合强化效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al4.5％～6.0％、Zr 1.5％～2.5％、Mo 0.5％～2.5％、V 0.5％～2.0％、Fe 0.5％～2.0％、Cr 1.5％～3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述α-β型高强、高冲击韧性钛合金经热处理后的抗拉强度大于1100MPa，屈服强度大于1000MPa，断后延伸率大于10％，断面收缩率大于25％，冲击韧性大于35J/cm²。

2.根据权利要求1所述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 4.5％～5.8％、Zr 1.5％～2.5％、Mo 0.8％～2.5％、V 0.8％～1.8％、Fe 0.8％～2.0％、Cr 1.5％～3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

3.根据权利要求2所述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 5％，Zr 1.5％、Mo 0.8％、V 1％、Fe 2％、Cr 3％，余量为Ti和不可避免的杂质。

4.根据权利要求2所述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 5.1％，Zr 1.8％、Mo 1.2％、V 1.6％、Fe 1.3％、Cr 2.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

5.根据权利要求2所述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 4.5％，Zr 2.5％、Mo 2.5％、V 0.8％、Fe 0.8％、Cr 3.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。

6.根据权利要求2所述的一种α-β型高强、高冲击韧性钛合金，其特征在于，由以下质量百分数的成分组成：Al 5.8％，Zr 2.0％、Mo 1.0％、V 1.8％、Fe 2.0％、Cr 1.5％，余量为Ti和不可避免的杂质。

7.一种制备如权利要求1～6中任一权利要求所述的α-β型高强、高冲击韧性钛合金的方法，其特征在于，该方法将TA15回收料制备的电极与由回收纯锆屑、铁钼中间合金、铝豆、铁钉、金属铬和海绵钛混合后压制的电极进行组焊，制备成熔炼电极，然后经真空自耗电弧炉熔炼，得到钛合金铸锭，再将钛合金铸锭加工成型材，其中，所述熔炼电极中TA15回收料的质量含量为50％～70％。