CN1587428A - 一种低成本的β型钛合金及制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种成本低的β型钛合金，涉及一种采用廉价元素制备的β型钛合金及其制备方法。其合金的重量百分比组成为：Fe：1％－1.5％，Mo：1％－2.25％，Al：0.3％－6％，Nd：1.2％－2％，余量为Ti和不可避免的杂质。其制备方法是将含稀土元素Nd的母合金粉，Fe、Mo金属粉或中间合金粉与钛粉按名义合金成分配料，混均的粉末经冷等压成型，在1250℃－1400℃下、真空烧结1－6h而成的。检测其力学性能，室温拉伸性能为σb：750－940MPa，σ0.2：660－860MPa，δ5：14％－25％。
Description
技术领域
一种低成本的β型钛合金，涉及一种采用廉价元素制备的β型钛合金及其制备方法。
背景技术
钛合金因具有高强度和高韧性而作为航空、航天、赛车等的结构件应用。但是由于钛合金原材料昂贵，熔炼、加工困难，致使生产成本高，通常为钢的8-10倍，大大限制了钛合金的应用。粉末冶金是一种近净成型技术，原材料利用率高，工艺成本较低。但是由于钛的活性高，粉末冶金氧含量高，而且钛粉表面一层致密氧化膜阻碍其烧结致密化，使粉末冶金钛合金的发展受到了阻力。为了得到高密度、高性能钛合金，早期大都采用热等静压、粉末注射成型等技术，但受其制备工艺及设备的限制，生产效率低、成本高。
近年来，国内外针对降低钛合金的生产成本展开了许多研究，其重点多放在合金烧结致密化的研究上，采用廉价金属元素Fe、Mo代替昂贵的V，加入稀土元素夺取合金原始粉末中的氧，通过烧结温度及速度的控制，使得钛合的一次烧结密度达到97％以上，且生产成本得到降低。对低成本、高密度、高性能钛合金的研究仍在进行中。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种室温力学性能良好的成本低的β型钛合金及制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种低成本的β型钛合金，其特征在于其合金的重量百分比组成为Fe：1％-1.5％，Mo：1％-2.25％，Al：0.3％-6％，Nd：1.2％-2％，余量为Ti和不可避免的杂质。
本发明的一种成本低的β型钛合金，是在研究了Ti-Fe、Ti-Mo、Ti-Al等二元合金的烧结特性后，选用Fe、Mo替代了价格昂贵的V等元素，通过添加稀土元素，促进致密化过程，净化钛粉表面，形成稀土氧化物增强相，选择用一次真空烧结的方法，最终达到提高合金强度、合金韧性的目的。与热等静压、汾末注射法相比大大降低了成本。
本发明的合金制备采用了常规粉末冶金压制、烧结的工艺，其中稀土元素以含Nd的母合金粉的形式加入，Fe、Mo以元素粉或中间合金粉形式加入，所有已知的粉末混合法都可使用。将准备好的粉末经冷等压成型。经1250℃-1400℃、1-6h真空烧结。检测其力学性能，室温拉伸性能为δb：750-940MPa，σ0.2：660-860MPa，δ5：12％-25％。
本发明的合金由于加入了稀土元素，在烧结过程中稀土元素夺取了原始粉末中的氧含量，破坏了钛表面的氧化膜，促进了合金的致密化过程，并通过降低钛合金基体的氧含量，提高了粉末钛合金的塑性。
图1为本发明的合金中稀土增强相的形貌图。
图2为本发明的合金中稀土增强相颗粒成份图。
具体实施方式
将含稀土元素Nd的母合金粉、Fe、Mo金属粉或中间合金粉按名义合金配料，把所有已知的粉末混合均匀，采用了常规粉末冶金压制、烧结的工艺，将准备好的粉末经冷等压成型。经1250℃-1400℃、1-6h真空烧结。其合金的重量百分比组成为：Fe：1％-1.5％，Mo：1％-2.25％，Al：0.3％-6％，Nd：1.2％-2％，余量为Ti和不可避免的杂质。
下面结合实例对本发明作进一步说明如下。
实施例1
采用氧含量为0.3wt％的氢化脱氢钛粉、氧含量为0.68％r Fe-Mo合金粉及含氧量为0.51wt％的含Nd母合金粉，按名义合金比例配料混合均匀，经过200MPa的压力等静压压制成粉末冶金圆柱状标准拉伸试样(GB/T7963-1987)，在真空度为1×10-3Pa，1250℃烧结得到1#试样，测试结果见表中1#试样数据。
实施例2
采用氧含量为0.3wt％的氢化脱氢钛粉、氧含量为0.68％的FeMo合金粉及含氧量为0.51wt％的含Nd母合金粉，按名义合金比例配料混合均匀，经过200MPa的压力等静压压制成粉末冶金圆柱状标准拉伸试样(GB/T7963-1987)，在真空度为1×10-3Pa，1200℃烧结得到2#试样，测试结果见表中2#试样数据。
实施例3
采用氧含量为0.3wt％的氢化脱氢钛粉、氧含量为0.68％的FeMo合金粉及含氧量为0.51wt％的含Nd母合金粉，按名义合金比例配料混合均匀，经过200MPa的压力等静压压制成粉末冶金圆柱状标准拉伸试样(GB/T7963-1987)，在真空度为1×10-3Pa，1350℃烧结得到3#试样，测试结果见表中3#试样数据。
实施例4
采用氧含量为0.34wt％的氢化脱氢钛粉、氧含量为0.2％的Mo粉、氧含量为0.3％的Fe粉及含氧量为0.51wt％的含Nd母合金粉，按名义合金比例配料混合均匀，经过250MPa的压力等静压压制成粉末冶金圆柱状标准拉伸试样(GB/T7963-1987)，在真空度为1×10-3Pa，1370℃烧结得到5#试样，测试结果见表中5#试样数据。
合金试样成分及测试结果
| 编号 | 合金成份 | 相对密度％ | δb MPa | σ0.2MPa | δ5％ |
| 1 | Ti-1.5Fe-2.25Mo-1.2Nd-0.3Al | 97.67 | 915 | 845 | 18 |
| 2 | Ti-1.5Fe-2.25Mo-1.2Nd-0.3Al | 96.72 | 910 | 850 | 17 |
| 3 | Ti-1.5Fe-2.25Mo-1.2Nd-0.3Al | 97.65 | 917 | 856 | 14 |
| 4 | Ti-1.0Fe-1.0Mo-6.0Al(参照样) | 94.3 | 935 | 855 | 14 |
| 5 | Ti-1.0Fe-1.0Mo-1.2Nd-6.0Al | 97.4 | 758 | 665 | 22 |
Claims (2)
1.一种成本低的β型钛合金，其特征在于其合金的重量百分比组成为：Fe：1％-1.5％，Mo：1％-2.25％，Al：0.3％-6％，Nd：1.2％-2％，余量为Ti和不可避免的杂质。
2.根据权利要求职所述的一种成本低的β型钛合金的制备方法，包括将含稀土元素Nd的母合金粉，Fe、Mo金属粉或中间合金粉与钛粉按名义合金成份配料，混均的粉末经冷等压成型，其特征在于：合金制备是在1250℃-1400℃下、真空烧结1-6h制备的。
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|---|---|---|---|---|
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| CN103305722A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-18 | 华南理工大学 | 一种双态结构的高强韧钛基高温合金及其制备方法与应用 |
| CN104264012A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-01-07 | 西北有色金属研究院 | 一种含钼高铌β型γ-TiAl合金铸锭及其制备方法 |
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