CN115232997B - 一种通过添加金属锆提高钛合金易氧化能力及耐蚀耐磨性能的方法 - Google Patents

一种通过添加金属锆提高钛合金易氧化能力及耐蚀耐磨性能的方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种通过添加金属锆提高钛合金易氧化能力及耐蚀耐磨性能的方法。该方法在钛合金中添加30％‑50％的金属锆，600℃左右下在其表面进行热氧化，最后在氧氩混合气体的压力下冷却，合金在高温下氧原子发生吸附、分解、扩散，与钛合金中的金属阳离子发生反应形成氧化膜。本发明优化了钛合金氧化技术，增加钛合金的氧化能力使得获得的氧化膜更厚更致密的同时，还保证优良的结合力，厚而且致密的氧化膜阻挡了基体与复杂环境溶液接触，进而提高了耐蚀性；膜的良好的硬度使得获得了更好的耐磨性，使得能更好的适应复杂的苛刻环境。

Description

一种通过添加金属锆提高钛合金易氧化能力及耐蚀耐磨性能 的方法
技术领域
本发明涉及钛合金领域，尤其是一种钛合金添加金属锆的提高易氧化能力和耐蚀耐磨性性能的方法。
背景技术
钛及其合金具有比强度高，耐蚀性好，耐热性好，生物相容性好等优点，因此广泛的应用在航空航天、航海、工业和生物医用等领域。钛等阀金属易氧化，表面通常有一层几纳米的氧化膜，保证了在一般条件下的耐蚀性。但是相对于一些苛刻环境，如高压、高辐照、交变温度等耐蚀性不足。同时耐磨性不足限制了其在工程应用的发展。
锆和钛同属于IVB族，具有类似的理化性质。锆及其合金具有优异的核性能，热中子吸收截面低，仅有0.18×10-28m2，能有效的反射中子的外溢，被广泛应用于核工业。锆作为钛合金的中性合金化元素，锆的添加使得钛合金发生固溶强化，使得能一定程度提高钛合金的整体性能。但是同样也面临耐磨性不足，极端环境下耐腐蚀性不足的问题。
提升钛合金的耐腐蚀性和耐磨性的方法主要有两种：一是设计新型耐磨耐蚀合金；二是对钛合金进行表面改性。表面改性是最直接有效的方式，常见的表面改性有：离子注入、激光表面处理、阳极氧化、微弧氧化、热氧化等。表面热氧化工艺是金属材料或金属工件在炉中加热及保温时，工件表面的金属原子与炉内介质(氧化性组分)相化合的热处理工艺。其因为经济成本低，对样品限制小，可批量生产，而且原位生成的陶瓷氧化膜相比于微弧氧化等工艺更加致密，在钛合金中有这广泛的应用。
经过表面热氧化处理的钛合金一定程度上提高了其耐蚀性耐磨性，钛合金如TC4在低温(400-600℃)时生成的氧化膜较薄，约为1-10um；在高温时(700-800℃)时生成的氧化膜约为10-40um。但是在这温度下会发生氧化转折现象，生成的氧化膜比较疏松，高温反应也会使基体对陶瓷层的约束力减弱，容易脱落。所以热氧化以后的钛合金在面临更加苛刻的腐蚀磨损条件，优势不够明显。如何获得更加适合苛刻环境下的连续稳定的氧化膜层，解决钛合金氧化膜不够致密，与基体结合强度不够等问题是许多科研工作者研究的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术所面临的问题，提供了一种通过添加金属锆提高钛合金易氧化能力及耐蚀耐磨性能的方法。该方法在钛合金中添加30％-50％的金属锆，600℃下在其表面进行热氧化，最后在氧氩混合气体的压力下冷却，合金在高温下氧原子发生吸附、分解、扩散，与钛合金中的金属阳离子发生反应形成氧化膜。本发明优化了钛合金氧化技术，增加钛合金的氧化能力使得获得的氧化膜更厚更致密的同时，还保证优良的结合力，厚而且致密的氧化膜阻挡了基体与复杂环境溶液接触，进而提高了耐蚀性；膜的良好的硬度使得获得了更好的耐磨性，使得能更好的适应复杂的苛刻环境。
本发明技术方案如下：
一种通过添加金属锆提高钛合金易氧化能力及耐蚀耐磨性能的方法，该方法包括以下步骤：
第一步：合金制备
将纯锆、纯钛和其他添加金属分别清洗后，按照所需合金的设计比例进行配料；然后放入非自耗电弧熔炼炉中，炉内真空度抽到4.5～5×10-3Pa，充入0.04MPa-0.06MPa的高纯氩气，熔炼电流在160A～220A/S进行熔炼；熔炼5～8次后；再对铸锭进行锻造和均匀化退火处理；按所需尺寸进行线切割；
其中，合金原料中，锆的质量百分含量为30％-50％，钛的质量百分含量为50％-70％；其他添加金属的质量百分含量为0～15％；其他添加金属为Mo、Al和V中的一种或多种；当添加金属的含量为0时，意味着不添加。
所述的锆钛合金为Ti-Zr合金、Ti-Zr-Mo合金或Ti-Zr-Al-V合金；
上述纯锆纯度为99.5wt％，纯钛纯度为99.7wt％，添加金属的纯度≥99.5wt％。
第二步：打磨抛光处理
依次用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC砂纸对切割后的钛合金打磨，直至试样表面无明显划痕，之后用抛光膏进行抛光处理，保证粗糙度在Ra0.005-0.01，用去离子水清洗后，并浸入酒精进行超声波清洗10～20min，烘干待用；
第三步：表面热氧化处理
将抛光后的钛合金水平放置在真空管式炉中，进行热氧化处理，得到经过氧化处理的钛合金；
所述的热氧化处理，包括以下几种方式：
方式一：当升温至550-650℃前，不放入钛合金；升温至指定温度时，然后放入钛合金，在空气氛围下，保温5-40h；保温结束后通入氧氩混合气体，使炉内压强为0.025Mpa-0.05Mpa，随炉冷却；
或者，方式二：在空气氛围下，将钛合金随炉升温至550-650℃，然后空气氛围下保温5-40h，保温结束后通入氧氩混合气体，使保证炉内压强为0.025Mpa-0.05Mpa，随炉冷却；
所述的氧氩混合气体中，氧气的体积含量为21％。
所述的第三步中的升温速率为4～6℃/min。
本发明的实质性特点为：
当前的钛合金氧化处理技术中，处理温度在500-1000℃，主要区别冷却方式为空冷及炉冷。由于在原有的钛合金高温表面氧化在过程中，温度过低(500℃)，由于金属和氧气得不到充分反应，氧化膜会很薄且不连续，会使基体塑性降低，不能明显提高其耐蚀耐磨性；温度过高(800℃以上)，由于存在高应力，过度氧化会造成氧化层出现裂纹、孔洞等缺陷；也会出现氧化膜与基体结合力差，容易脱落的缺陷。
本发明是通过引入金属锆元素，利用锆更容易吸氧的特点，通过高温下钛和锆的热力学动力学，制备了比未添加金属锆的钛合金更厚的热氧化膜，进一步提高了钛合金的易氧化能力及耐蚀耐磨性。其中，添加大于30％的金属锆的钛合金会增加易氧化性，另一个是氧化的方式，在空气中随炉升温，在550-650℃温度下，保温5-40h。保温结束后通氧氩混合气体，使得在压应力的条件下生成的膜更致密。
本发明的有益效果为：
(1)与目前应用广泛的钛合金相比，添加金属锆的钛合金氧化后的氧化性提高，氧化膜厚度得到了很大提升，相同条件下氧化膜厚度提升90％-200％。
(2)氧化膜连续性及致密性也得到了提高，使材料硬度得到了很大提升。相比于相同条件氧化下的钛合金，本发明中的产品的氧化后硬度相对提升了10％-30％。
(3)添加金属锆的钛合金氧化后更耐腐蚀。相比于未添加应用广泛的钛合金高温氧化，生成的氧化膜耐蚀性提高了31％-53％。
附图说明
图1为实施例1制备出的添加金属锆的钛合金热氧化氧化膜的横截面扫描电镜照片
图2为实施例2制备出的添加金属锆的钛合金热氧化氧化膜的横截面扫描电镜照片
图3为实施例3制备出的添加金属锆的钛合金热氧化氧化膜的横截面扫描电镜照片
图4为实施例4制备出的添加金属锆的钛合金热氧化氧化膜的横截面扫描电镜照片
图5为实施例5制备出的添加金属锆的钛合金热氧化氧化膜的横截面扫描电镜照片
图6为实施例6制备出的添加金属锆的钛合金热氧化氧化膜的横截面扫描电镜照片
具体实施方式
实施例1
(1)按照(47Zr-45Ti-5Al-3V)成分进行配比，取纯锆18.8g，纯钛18g，纯铝2g，纯钒1.2g，放入盛有酒精的烧杯中，用超声清洗去除表面杂质，烘干待用。
(2)所配好的料置于非自耗真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚中，关闭阀门，抽高真空至5×10-3Pa；
(3)引弧熔炼前，向电弧炉腔体内充入0.05MPa的高纯氩气(纯度为99.999％)后进行熔炼，每次熔炼5分钟，反复熔炼及翻转铸锭五次，得到铸锭合金；其中，熔炼电流为180A/S，在熔炼过程中注意气压表数值变化，防止漏气影响铸锭质量；
(4)对铸锭进行锻造(热锻造温度在930℃)和均匀化退火处理(1000℃保温3h)；
(5)将锻造均匀化退火后的添加金属锆的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(47Zr-45Ti-5Al-3V)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)将试样平稳的放置在真空管式炉中进行热氧化处理，设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在空气中升温温度到600℃，空气中进行保温5h，保温结束后通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却。达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min。
(10)对侧面用扫面电子显微镜(SEM,JSM–7100)进行膜层厚度观察，结果如图1所示,可以看出氧化后厚度为5.297um。
实施例2
步骤(1)-(4)同实施例1
(5)将锻造均匀化退火后的添加金属锆的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(47Zr-45Ti-5Al-3V)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)将试样平稳的放置在真空管式炉中进行热氧化处理，设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在空气中升温温度到600℃，空气中进行保温10h，保温结束后通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却。达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min。
(10)对侧面用扫面电子显微镜(SEM,JSM–7100)进行膜层厚度观察，结果如图2所示,可以看出氧化后厚度为14.1um。
实施例3
步骤(1)-(4)同实施例1
(5)将锻造均匀化退火后的添加金属锆的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(47Zr-45Ti-5Al-3V)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)将试样平稳的放置在真空管式炉中进行热氧化处理，设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在空气中升温温度到600℃，空气中进行保温15h，保温结束后通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min。
(10)对侧面用扫面电子显微镜(SEM,JSM–7100)进行膜层厚度观察，结果如图3所示,可以看出氧化后厚度为19.7um。
实施例4
步骤(1)-(4)同实施例1
(5)将锻造均匀化退火后的添加金属锆的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(47Zr-45Ti-5Al-3V)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)将试样平稳的放置在真空管式炉中进行热氧化处理，设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在空气中升温温度到600℃，空气中进行保温20h，保温结束后通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却。达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min。
(10)对侧面用扫面电子显微镜(SEM,JSM–7100)进行膜层厚度观察，结果如图4所示,可以看出氧化后厚度为27.5um。
实施例5
步骤(1)-(4)同实施例1
(5)将锻造均匀化退火后的添加金属锆的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(47Zr-45Ti-5Al-3V)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)真空管式炉设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在温度到600℃前，不放入样品，达到600℃时，放入样品，空气中保温10h，保温结束后通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却。达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min。
(10)对侧面用扫面电子显微镜(SEM,JSM–7100)进行膜层厚度观察，结果如图5所示,可以看出氧化后厚度为13.592um。
实施例6
(1)按照(30Zr-62Ti-5Al-3V)成分进行配比，取纯锆12g，纯钛24.8g，纯铝2g，纯钒1.2g，放入盛有酒精的烧杯中，用超声清洗去除表面杂质，烘干待用。
(2)所配好的料置于非自耗真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚中，关闭阀门，抽高真空至5×10-3Pa；
(3)引弧熔炼前，向电弧炉腔体内充入0.05MPa的高纯氩气(纯度为99.999％)后进行熔炼，每次熔炼5分钟，反复熔炼及翻转铸锭五次，得到铸锭合金；其中，熔炼电流为180A/S，在熔炼过程中注意气压表数值变化，防止漏气影响铸锭质量；
(4)对铸锭进行锻造(热锻造温度在930℃)和均匀化退火处理(1000℃保温3h)；
(5)将锻造均匀化退火后的添加金属锆的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(30Zr-62Ti-5Al-3V)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)将试样平稳的放置在真空管式炉中进行热氧化处理，设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在空气中升温温度到600℃，空气中进行保温30h，保温结束后通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却。达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min。
(10)对侧面用扫面电子显微镜(SEM,JSM–7100)进行膜层厚度观察，结果如图6所示,可以看出氧化后厚度为36.541um。
对比例1
(1)按照成分进行配比，取纯钛40g，放入盛有酒精的烧杯中，用超声清洗去除表面杂质，烘干待用。
(2)所配好的料置于非自耗真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚中，关闭阀门，抽高真空至5×10-3Pa；
(3)引弧熔炼前，向电弧炉腔体内充入0.05MPa的高纯氩气(纯度为99.999％)后进行熔炼，每次熔炼5分钟，反复熔炼及翻转铸锭五次，得到铸锭合金；其中，熔炼电流为180A/S，在熔炼过程中注意气压表数值变化，防止漏气影响铸锭质量；
(4)对铸锭进行锻造(热锻造温度在930℃)和均匀化退火处理(1000℃保温3h)；
(5)将锻造均匀化退火后的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(纯Ti)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)将试样平稳的放置在真空管式炉中进行热氧化处理，设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在空气中升温温度到600℃，空气中进行保温10h，保温结束后通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却。达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
对比例2
(1)按照(Ti6Al4V)成分进行配比，取纯钛36g，纯铝2.4g，纯钒1.6g，放入盛有酒精的烧杯中，用超声清洗去除表面杂质，烘干待用。
(2)所配好的料置于非自耗真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚中，关闭阀门，抽高真空至5×10-3Pa；
(3)引弧熔炼前，向电弧炉腔体内充入0.05MPa的高纯氩气(纯度为99.999％)后进行熔炼，每次熔炼5分钟，反复熔炼及翻转铸锭五次，得到铸锭合金；其中，熔炼电流为180A/S，在熔炼过程中注意气压表数值变化，防止漏气影响铸锭质量；
(4)对铸锭进行锻造(热锻造温度在930℃)和均匀化退火处理(1000℃保温3h)；
(5)将锻造均匀化退火后的钛合金线切割成的10mm×10mm×5mm方形样品(TC4)。
(6)试样的六个面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕；
(7)随后用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
(8)将试样平稳的放置在真空管式炉中进行热氧化处理，设置热氧化程序，加热时采用的升温速率为6℃/min。在空气中升温温度到600℃，空气中进行保温10h，通入氧氩混合气体(氧含量为21％其余为氩气)，调节进出气阀，保证炉内压强为0.025Mpa，随炉冷却。达到室温后将试样取出，用去离子水清洗后，浸入酒精超声波清洗15分钟，烘干待用。
(9)将氧化后的样品侧面用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC水砂纸进行依次打磨，直至试样表面无明显划痕。用抛光膏1.0进行抛光处理20min，然后用去离子水清洗表面，浸入酒精进行超声波清洗15min，烘干待用。
表1本发明对比例1-2、实施例1-6的腐蚀性能测试结果
Figure BDA0003711497280000071
采用CHI660E电化学测试系统对对比例1-2，实施例1-6试样进行电化学腐蚀行为测试，该实验使用传统的三电极系统进行，测量所用的电解液为3.5％NaCl溶液，工作电极为待测试样，参比电极为氯化银电极，辅助电极为铂电极，在侵蚀溶液中浸泡期间测量开路电位(OCP)以获得稳定状态。测量极化曲线时扫描速率为1mV/s，测试范围为-1000mV至2500mV，具体测试数据如表1。依据Tafel外切法对极化曲线进行拟合得到腐蚀电势(Ecorr，V)和腐蚀电流密度(icorr，A·cm-2)。
表2：本发明对比例1-2、实施例1-6硬度测试结果
Figure BDA0003711497280000081
本发明对比例1-2、实施例1-6硬度测试结果如表2所示。硬度是指材料表面抵抗变形或压入的能力，可以用来评价材料表面的力学性能。利用显微硬度计(HMV–2T)对比例1-2、实施例1-6进行维氏硬度测量。所施加的载荷为1.96N，保压时间为15s。测量时在试样表面不同位置取六个点，测量其硬度并取平均值作为测试值。本发明中六个点的硬度较均衡，说明生成的氧化膜均匀性较好。本发明中的产品的硬度相对相同条件下的对比材料提升了10-30％。
实施例1-6的膜层厚度都相比于未添加锆的钛合金(对比例1-2)提升，表明了提高了钛合金的易氧化能力，更厚更致密的氧化膜又使得耐蚀性及耐磨性提高，使得更能适应复杂的苛刻环境。
本发明是通过实施例来表述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例中的其他变化对于钛合金和锆合金领域中的研究学者是易于猜想得到的，此变化应属于本发明专利要求限定的范围之内。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (1)

1. 一种通过添加金属锆提高钛合金易氧化能力及耐蚀耐磨性能的方法，其特征为该方法包括以下步骤：
第一步：合金制备
将纯锆、纯钛和其他添加金属分别清洗后，按照所需合金的设计比例进行配料；然后放入非自耗电弧熔炼炉中，炉内真空度抽到4.5~5×10-3Pa，充入0.04MPa-0.06MPa的高纯氩气，熔炼电流在160A~220A进行熔炼；熔炼5~8次后；再对铸锭进行锻造和均匀化退火处理；按所需尺寸进行线切割；
其中，合金原料中，锆的质量百分含量为30%-50%， 钛的质量百分含量为50%-70%；其他添加金属的质量百分含量为8~15%；其他添加金属为Mo、Al和V中的一种或多种；
第二步：打磨抛光处理；
第三步：表面热氧化处理：
将抛光后的钛合金水平放置在真空管式炉中，进行热氧化处理，得到经过氧化处理的钛合金；
所述的热氧化处理，包括以下两种方式：
方式一：当升温至550-650℃前，不放入钛合金；升温至指定温度时，然后放入钛合金，在空气氛围下，保温5-40h；保温结束后通入氧氩混合气体，使炉内压强为0.025MPa-0.05MPa，随炉冷却；
或者，方式二：在空气氛围下，将钛合金随炉升温至550-650℃，然后空气氛围下保温5-40h，保温结束后通入氧氩混合气体，使保证炉内压强为0.025MPa-0.05MPa，随炉冷却；
所述的氧氩混合气体中，氧气的体积含量为21%；
所述的第三步中的升温速率为4~6℃/min；
所述的打磨抛光处理具体为：依次用150#、600#、1000#、2000#、3000#、5000#的SiC砂纸对切割后的钛合金打磨，直至试样表面无明显划痕，之后用抛光膏进行抛光处理，保证粗糙度在Ra0.005-0.01，用去离子水清洗后，并浸入酒精进行超声波清洗10~20min，烘干待用；
所述的纯锆纯度为99.5wt%，纯钛纯度为99.7wt%，所述其他添加金属的纯度≥99.5wt%。
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