CN1587428A - 一种低成本的β型钛合金及制备方法 - Google Patents

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CN1587428A CN 200410062596 CN200410062596A CN1587428A CN 1587428 A CN1587428 A CN 1587428A CN 200410062596 CN200410062596 CN 200410062596 CN 200410062596 A CN200410062596 A CN 200410062596A CN 1587428 A CN1587428 A CN 1587428A
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汤慧萍
刘海彦
黄原平
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Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
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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

一种低成本的β型钛合金及制备方法
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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