[發明專利]一種低密度高性能鈦合金材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010030174.4
• 申請日: 2010-01-11
• 公開（公告）號: CN101736180A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 陳志強;周洪強;王孟光
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03;C22F1/18
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 王自剛

技術領域

本發明涉及一種鈦合金材料技術，特別是一種低密度高性能鈦合金材料及其制備方法。

背景技術

鈦合金具有高的比強度、較低的密度和耐腐蝕性能，廣泛應用于航空、航天、航海、化工和體育休閑領域。一直以來，人們希望能得到更低密度的鑄造鈦合金，從而進一步擴大鈦合金的應用。

如研制低密度鈦合金高爾夫球頭，可以降低現用鈦制高爾夫球頭的重量和增大球頭體積，有利于提高球的飛行距離和擊球的準確性。通常高爾夫球桿頭有重量限制，如1號木頭為200g，1號鐵頭為200g；3號鐵頭為210g等，所以由低密度材料可制成大尺寸高爾夫球頭，超大尺寸的球桿頭會提高球手在擊球時的準確性，而且使用輕型材料后，球桿頭擊球面的厚度也可以增加，從而增加剛性。

制備低密度鈦合金材料，需要選用低比重的合金元素來降低材料的密度，如Al元素。但提高Al含量會導致材料塑性下降，甚至出現脆斷現象。目前，Al含量較高的鈦合金主要為航空發動機用Ti-8Al-1Mo-1V合金，最高Al含量為8.35wt％，合金密度約為4.37g/cm³左右，較Ti-6Al-4V合金密度4.45g/cm³密度降低約1.8％，這種合金見國標GB/T?3620.1-2007，國內牌號為TA11。進一步降低鈦合金的密度，困難重重，至今未見實質性突破。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種低密度高性能鈦合金材料及其制備方法，可以進一步降低鈦合金材料的密度，從而在同樣的體積下可以降低鈦制產品的重量，或在同樣的重量下可以增大產品的體積，以進一步擴大鈦合金的應用范圍。

為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明的一種低密度高性能鈦合金材料，鈦合金材料密度范圍是4.33--4.35g/cm³，質量百分比為：Ti：87.0～90.0％；Al：8.35～10.0％；Mo：0.75～1.5％；V：0.75～1.5％；其余為不可避免雜質。

本發明的低密度高性能鈦合金材料的制備方法是：以海綿Ti為基體加入純Al、Al-Mo和Al-V中間合金組成Ti-9Al-1Mo-1V，將海綿Ti、純Al、Al-Mo和Al-V中間合金按質量百分比Ti：87.0～90.0％、Al：8.35～10.0％；Mo：0.75～1.5％；V：0.75～1.5％配制，將配料混合均勻后壓制成海綿Ti電極，然后將海綿Ti電極在真空自耗電極電弧爐中進行真空溶煉，溶煉真空度0-10Pa、弧電壓30-36V、弧電流5000-6000A，溶煉后的鈦合金材料在真空自耗電極凝殼爐真空度0-5Pa、弧電壓30-40V、弧電流20000-30000A下進行產品澆注，然后進行固溶時效處理，處理工藝為800℃時固溶10分鐘，并在480℃時效6.5小時，得低密度高性能鈦合金材料。

本發明的低密度高性能鈦合金材料的制備方法還可以是：以海綿Ti為基體加入純Al、Al-Mo和Al-V中間合金組成Ti-9Al-1Mo-1V，將海綿Ti、純Al、Al-Mo和Al-V中間合金按質量百分比Ti：87.0～90.0％、Al：8.35～10.0％；Mo：0.75～1.5％；V：0.75～1.5％配制，在真空感應爐真空度0-5Pa、溶煉功率200-300KW下溶煉后進行產品澆注然后進行固溶時效處理，處理工藝為800℃時固溶10分鐘，并在480℃時效6.5小時，得低密度高性能鈦合金材料。

本發明的Ti-9Al-1Mo-1V低密度高性能鈦合金材料澆注后在800℃進行固溶10分鐘處理，其目的是產生亞穩定的β相組織，然后進行480℃時效6.5小時處理，其目的是使亞穩定的β組織析出彌散的a相，從而調整鈦合金的力學性能。