[發明專利]一種緊固件用β鈦合金及制備方法

有效

• 申請號: 200810150363.8
• 申請日: 2008-07-17
• 公開（公告）號: CN101343706A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 李金山;常輝;寇宏超;周中波;唐斌;薛祥義;王一川;周廉
• 申請（專利權）人: 西安西工大超晶科技發展有限責任公司;西北工業大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22B9/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及一種β型鈦合金，還涉及其制備方法。

背景技術

鈦合金與碳纖維復合材料的電極電位相近，可有效地防止緊固件的電偶腐蝕，且具有良好的彈性和無磁性，可以防止緊固螺栓的松動和防磁場干擾，使其成為復合材料惟一的連接材料。隨著先進飛機鈦合金和復合材料用量的不斷增加，對鈦合金緊固件的需求日益加大。

作為緊固件用鈦合金，公知的有TC4、BT16、TB2、TB3、Ti-15-3、β_III等鈦合金。雖然TC4合金的密度低，強度和疲勞性能好，半成品成本低，但室溫塑性不夠高，加工成型緊固件時需要采用感應加熱進行熱鐓，以及真空固溶處理加時效處理，因此加工成本較高。BT16合金具有優異的冷加工性能，能采用冷鐓成型緊固件，但其強度不夠高，使用領域受限。TB2、TB3、Ti-15-3、β_III等鈦合金冷態塑性好，具有優良的冷加工性能，雖然這些鈦合金強度大于BT16合金，但不能作為高承力構件的連接件。因此，現有的緊固件用鈦合金不能同時滿足高強度、低成本的大規模生產需求。

發明內容

為了克服現有技術不能同時滿足高強度應用、低成本生產的不足，本發明提供一種β型鈦合金，既具有高強度又能低成本實現大規模生產。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該型鈦合金的重量百分比為：鉬4％～7％，鈮4％～6.5％，鉻3％～5％，鉭1％～3％，鋁2％～4％，余量為鈦和不可避免的雜質，其中雜質的重量百分比為：鐵≤1.0％，碳≤0.1％，氮≤0.05％，氫≤0.015％，氧≤0.02％。

本發明還提供該鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

一、采用海綿鈦，純鋁，純鉻，Ti-31％Mo，Ti-53％Nb，Al-80％Ta為原料，按重量百分比配比為Mo：4％～7％、Nb：4％～6.5％、Cr：3％～5％、Ta：1％～3％、Al：2％～4％進行混料后，用壓機壓制成塊狀電極；

二、將數塊電極用離子焊接組焊成長條狀電極；

三、用上一步制得的電極作為自耗電極在真空自耗電弧爐中進行熔煉，再將獲得的鑄錠作為自耗電極再次進行熔煉，熔煉溫度為1730℃～1950℃，重復2～3次，獲得成品鈦合金錠；

四、將熔煉好的鈦合金錠去皮、頭、尾，在950～1100℃鍛造成坯料；

五、坯料經900～1000℃軋制、760～950℃固溶和520～550℃時效后制造成為成品棒材。

本發明的有益效果是：該合金綜合了兩相鈦合金較強的熱處理強化能力和β鈦合金優異的冷加工性能的優點，在室溫下就可以墩制出頭型比較復雜的螺栓，經β區固溶、兩相區時效處理后，抗拉強度達到1300MPa左右，同時延伸率保持在6％以上，可以制成尺寸更小的連接件。本發明不僅具有高強度，而且能實現低成本大規模生產，既能滿足應用需求的強度，又易于加工成型、減少能耗。該型鈦合金可以廣泛用于制造螺栓、螺母、鉚釘、螺絲、銷子等連接件，特別適用于因空間受到限制而必須采用小尺寸的連接件，且生產效率高，成本低，可帶來顯著的經濟效益。

下面結合實施例對本發明進一步說明。

具體實施方式

實施例1：

鈦合金的重量百分比為：鉬4％，鈮6.5％，鉻3％，鉭3％，鋁2％，余量為鈦和雜質，其中雜質的重量百分比為：鐵1.0％，碳0.1％，氮0.05％，氫0.015％，氧0.02％。

該鈦合金的制備方法包括以下步驟：

一、采用海綿鈦，純鋁，純鉻，Ti-31％Mo，Ti-53％Nb，Al-80％Ta為原料，按重量百分比配比為Mo：5％、Nb：5％、Cr：4％、Ta：2％、Al：3％混料100Kg，用油壓機壓制成塊狀電極；

二、將3塊電極用離子焊接組焊成長條狀電極；

三、用上一步制得的電極作為自耗電極在真空自耗電弧爐中進行熔煉，再將獲得的鑄錠作為自耗電極再次進行熔煉，熔煉溫度為1950℃，獲得成品鈦合金錠；

四、將熔煉好的鈦合金錠去皮、頭、尾，在950℃鍛造成坯料；

五、坯料經900℃軋制、760℃固溶，520℃時效后制造成為成品棒材。

本實施例所制備的鈦合金棒材具有良好的綜合性能，尤其是具有良好剪切強度和塑性：σ_b＞1440MPa，σ_0.2＞1400MPa，δ＞6％，τ＞800MPa。

實施例2：