[發明專利]一種含稀土高溫固溶強化耐熱鈦合金

有效

• 申請號: 200710017887.5
• 申請日: 2007-05-18
• 公開（公告）號: CN101050497A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 洪權;楊冠軍;趙永慶;曾立英;戚運蓮;劉向;郭萍
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及一種耐熱鈦合金，特別是涉及一種用于制造各種高溫環境下使用的鈦合金零部件的含稀土高溫固溶強化耐熱鈦合金。

背景技術

耐熱鈦合金是制造當代高性能航空發動機所必須的先進材料，隨著發動機性能的不斷提高，對耐熱鈦合金的性能也提出了越來越高的要求。目前先進航空發動機要求鈦合金的使用溫度要達到600℃，而常規鈦合金的極限使用溫度就是600℃，在此溫度下合金的某些性能急劇惡化，尤其是抗蠕變性能和熱穩定性能無法滿足使用要求。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術的不足，提供一種在使用溫度達到600℃時，其抗蠕變性能和熱穩定性能仍能滿足使用要求的含稀土高溫固溶強化耐熱鈦合金。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種含稀土高溫固溶強化耐熱鈦合金，其特征在于該合金由以下重量百分數的原料組成：

Al?4.5％-7.5％??Sn?1％-5％??Zr?2％-8％??W?0.25％-0.8％

Si?0.2％-0.5％??Y?0.05％-0.5％，其余為Ti和不可避免的雜質。

本發明所設計的是一種七組元近α型鈦合金，采用高溫固溶原理，在合金中加入了重量百分比為0.25～0.8％的高熔點金屬W元素、0.2％-0.5％的Si元素和0.05％-0.5％的Y元素，能夠提高合金的高溫強度和抗蠕變性能；同時合金的組織得到細化，疲勞性能顯著改善；并且能夠使合金的加工工藝性能提高，使其獲得了較好的綜合性能。

本品的制備過程是：將純度為99％以上的Al、Zr和Y三種金屬(顆粒或屑)及Ti-80Sn、Al-20W、Al-10Si三種中間合金按重量百分比Al4.5％-7.5％，Sn1％-5％，Zr2％-8％，W0.25％-0.8％，Si0.2％-0.5％，Y0.05％-0.5％，其余為Ti進行配制，然后在油壓機上壓制成塊狀電極，并將數塊電極采用等離子焊接組焊成長條狀電極，然后在真空自耗電弧爐中進行2～3次熔煉，將熔煉好的鑄錠加熱至1100℃進行鍛造加工，最終制成各種規格的棒材；或鍛制成板坯，然后將板坯軋制成各種厚度的板材。所制備的合金棒材和板材具有良好的綜合性能，尤其是抗蠕變性能和熱穩定性優異：

室溫拉伸性能σ_b≥1040MPa，δ≥10％，

高溫蠕變性能600℃/150MPa/100h條件下殘余變形≤0.1％；

熱穩定性600℃/100h熱暴露后，σ_b≥1030MPa，δ≥4％，

室溫疲勞性能R＝-1，σ≥5000Mpa。

同時該合金具有良好的可焊性，可采用真空電子束或氬弧焊方法對合金板材進行焊接加工，焊接強度系數大于90％。

本發明與現有技術相比具有以下優點：本發明具有良好的綜合性能，尤其是抗蠕變性能和熱穩定性優異，抗蠕變性能和熱穩定性形成良好的匹配，可以在600℃條件下長期使用；同時該合金具有良好的可焊性，可采用真空電子束或氬弧焊方法對合金板材進行焊接加工，焊接強度系數大于90％。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

該合金的原料組成及重量百分數為：

Al?6％、Sn?2.5％、Zr?3％、W?0.25％、Si?0.35％、Y0.1％，其余為Ti和不可避免的雜質。

制備工藝：將純度為99％以上的Al、Zr和Y三種金屬(顆粒或屑)及Ti-80Sn、Al-20W、Al-10Si三種中間合金按重量百分數Al：6％，Sn：2.5％，Zr：3％，W：0.25％，Si：0.35％，Y：0.1％，其余為Ti進行配制，然后在油壓機上壓制成塊狀電極，并將數塊電極采用等離子焊接組焊成長條狀電極，然后在真空自耗電弧爐中進行2～3次熔煉，將熔煉好的鑄錠加熱至1100℃進行鍛造加工，最終制成各種規格的棒材。

本實施例所制備的合金棒材具有良好的綜合性能，尤其是抗蠕變性能和熱穩定性優異：

室溫拉伸性能σ_b≥1040MPa，δ≥10％，

高溫蠕變性能600℃/150MPa/100h條件下殘余變形≤0.1％

熱穩定性600℃/100h熱暴露后，σ_b≥1030MPa，δ≥4％，

室溫疲勞性能R＝-1，σ≥500MPa

實施例2

該合金的原料組成及重量百分數為：