[發明專利]一種高強度鑄造鈦合金

無效

• 申請號: 201010101519.0
• 申請日: 2010-01-27
• 公開（公告）號: CN101760670A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 謝華生;婁延春;蘇貴橋;趙軍;劉時兵;于志強;劉宏宇
• 申請（專利權）人: 沈陽鑄造研究所
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 劉忠達

技術領域

本發明屬于一種合金，具體是鑄造用鈦合金。

背景技術

鈦合金具有比強度高、耐腐蝕、無磁性、綜合性能優越等優點，已廣泛應用于航空、航天、船舶、化工等各個領域。伴隨著鈦合金的開發和應用，國內外高強度鈦合金的研究和生產也得到了很大的進展。目前大部分鑄造鈦合金基本上延用了變形鈦合金的成分，目前常用的高強度鑄造鈦合金常溫下力學性能如下：

上述鈦合金用于鑄造鈦合金復雜構件，特別是國防建設用鈦合金構件存在綜合性能不穩定，無法滿足特定用途構件的力學性能要求等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強度、鑄造性能良好的鑄造用鈦合金。

采用的技術方案是：

一種高強度鑄造鈦合金，基體部分為Ti。

該合金的主要化學成分按質量百分比計：Al：5.0-6.5％，Zr：1.5-2.5％，Mo：1.5-3.0％，V：0.8-2.5％，Fe：1.0-3.0％，Cr：1.0-3.0％。雜質元素含量應控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量為Ti。

本合金可以采用真空自耗電弧凝殼爐、真空感應電弧爐、電子束爐等鈦合金熔煉常用設備進行熔配，成形方式可以采用石墨型、金屬型或各類精鑄型殼。

下面提供一種制備該高強度鑄造鈦合金的方法：

采用水冷銅坩堝真空自耗凝殼爐進行熔配

1)合金電極制備

以BT20棒材、純鐵及金屬鉻作為原材料，BT20鈦合金名義成分為Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V的鈦合金。將金屬鉻采用機械粉碎的方法碎化成一定顆粒的金屬砂，尺寸要求＜1mm；BT20棒材及純鐵板條經去氧化皮、去油污等清潔處理后，使用鉆床在BT20棒材上鉆直徑Φ10～20mm的盲孔，深度0.5～0.8R(R為棒材半徑)，均勻分布于棒材的中下部；將金屬鉻顆粒按一定的配比裝入棒材盲孔中，采用BT20焊絲、鎢極氬弧焊工藝將盲孔封閉，同時將清潔后的純鐵板條用焊接的方法固定在BT20棒材上，作為自耗電極。

2)裝爐

將真空自耗凝殼爐坩堝的法蘭盤、內壁和底部用砂紙打磨光滑，并用脫脂棉擦拭干凈。檢查坩堝法蘭盤與內壁表面有無被電弧擊中產生的燒傷痕跡或凹坑。將BT20電極殘頭切片放在坩堝底部作為底墊，在底墊上放置30mm高的BT20引弧料。確定自耗電極與坩堝內壁之間的周圍間隙保持一致，不小于40mm。

3)熔煉

將自耗電極裝入真空自耗凝殼爐中，啟動真空機組，抽至高真空后起弧熔煉，控制熔煉參數在：

①電壓38～40V，電流12000～18000A；

②真空度控制在：2×10^-2Pa；

③冷卻水水壓：0.4MPa，坩堝進水口水溫19℃，出水口水溫38℃。

合金錠熔煉后進行鍛造開坯，采用上述工藝重熔2～3次，確保成分均勻。

熱處理

采用的熱處理工藝為固溶+時效；

固溶溫度：700～880℃，保溫時間0.5～2小時，冷卻方式為空冷或水淬；

時效溫度：500～680℃，保溫時間4～20小時，冷卻方式空冷。

本發明的高強度鑄造鈦合金經過適當的熱處理后，室溫下力學性能能夠達到Rm≥1200MPa，Rp_0.2≥1000MPa，A≥10％，Z≥25％。該合金與常用高強度鑄造鈦合金相比，能夠獲得較好的強度與塑性匹配，具有良好的綜合力學性能，可用作航天或航空高強結構體以及對鑄造鈦合金有高強度需求的各行業領域的鈦合金部件研制和生產。

具體實施方式

實施例一

一種高強度鑄造鈦合金，主要化學成分按質量百分比計為：Al?5.0％、Zr1.5％、Mo?1.5％、V?0.8％、Fe?1.0％、Cr1.0％。雜質元素含量應控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量為Ti。

實施例二

一種高強度鑄造鈦合金，主要化學成分按質量百分比計為：Al?5.8％、Zr2.1％、Mo?2.6％、V?1.8％、Fe?2.5％、Cr1.9％。雜質元素含量應控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量為Ti。

實施例三

一種高強度鑄造鈦合金，主要化學成分按質量百分比計為：Al?6.5％、Zr2.5％、Mo?3.0％、V?2.5％、Fe?3.0％、Cr?3.0％。雜質元素含量應控制在C≤0.13％，Si≤0.15％，Fe≤0.3％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.15％，余量為Ti。