[發(fā)明專利]β鈦合金及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010141057.5
• 申請日: 2010-04-08
• 公開（公告）號: CN101886188A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設計）人: 馬云慶;劉旭亮;楊水源;張欣橋;施展;黃藝雄;張錦彬;王翠萍;劉興軍
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發(fā)明涉及一種鈦合金，尤其是涉及一種低成本高強度的β鈦合金及其制備方法。

背景技術

鈦合金以其比強度高、耐腐蝕能力強以及耐熱耐冷性能好等特點被人們譽為“魔力”金屬或“神奇”金屬，先后在航空航天、海洋發(fā)電以及化工冶金等方面得到應用，也因其價格較貴而無法廣泛應用于人們的日常生活。但是其潛在的前景是無法估量的，如海洋潛水員以及攀巖愛好者，輕質高強而又耐腐蝕的用具是他們的首選，在體育領域輕質高強的鈦合金也可以用作橄欖球運動員頭盔面部防護材料以及自行車用料等。但是必須要解決的是降低鈦合金的成本，才能讓鈦合金走進人們的生活。

目前，在已有的專利文獻中，有許多是對于高強度鈦合金的研究。但是也存在著一些不盡如人意的地方，如添加氮、氧來提高鈦合金的強度，但是氮和氧也極易引起脆性，而且這些元素的添加量很不容易控制；再如添加硼來提高強度，但硼在鈦中的溶解度只有0.2at.％左右，極易析出TiB而引起脆性；同樣對于一些添加高鋁含量的鈦合金也因析出Ti₃Al而塑性惡化；或者含有大量V元素等而使成本提高。

中國專利CN101010438公開一種具有優(yōu)異的冷加工性，并且具有比Ti-20V-4Al-1Snβ型鈦合金有更高強度的β型鈦合金，其以重量％計，含有：V：5～15％、Fe：0.5～2.5％、Mo：0.5～6％、Cr：0.5～5％，并且在設所含有的V的重量％為Xv，所含有的Fe的重量％為X_Fe，所含有的Mo的重量％為X_Mo，所含有的Cr的重量％為X_Cr時，X_V+2.95X_Fe+1.5X_Mo+1.65X_Cr的值為15～23％，還含有Al：1.5～5％，余量由Ti以及雜質構成。雖然具有良好的冷加工性能且時效后強度可達1300MPa左右，但是沒有公布其具體的塑性指標。

中國專利CN101182609公開了一種緊固件用鈦合金，該合金按重量百分比組成為：V14～16％，Cr?2.5～3.5％，Al?2.5～3.5％，Sn?2.5～3.5％，Nb?0.5～5％，Zr?0.5～5％，Ta?0.1％-1.5％，余量為鈦及不可避免的雜質。本發(fā)明所制備的合金棒材和板材具有良好的綜合性能，尤其是強度和塑性匹配優(yōu)異，室溫拉伸性能：σ_b≥1250MPa，δ₅≥10％，Ψ≥30％，可以在350℃下長期使用；該合金在最佳熱處理下其抗拉強度達到1250MPa以上，延伸率達到13％以上，面縮率達到36％以上。雖然具有強度與塑性匹配較好的性能，但是較高的釩含量使得成本上升而抗氧化性下降；同樣對于綜合性能較優(yōu)的Ti-20V-4Al-1Sn也存在著釩含量偏高的不足。

中國專利CN101314827公開了一種β型鈦合金，其重量百分比為鉬9％～15％，鈮6％～10％，鉭2％～6％，鋯2％～6％，鋁1％～3％，鐵≤1.0％，碳≤0.1％，氮≤0.05％，氫≤0.015％，氧≤0.02％，余量為鈦。其制備方法為采用海綿鈦，純鋁，海綿鋯，Ti-31％Mo、Ti-53％Nb、Al-80％Ta混料后制成自耗電極；經真空自耗電弧爐熔煉獲得一次鑄錠；由一次鑄錠作為自耗電極進行熔煉獲得二次鑄錠；由二次鑄錠作為自耗電極真空自耗熔煉成成品鈦合金錠。本發(fā)明不僅具有高強度，而且具有較高的延伸率和塑性，既能滿足應用需求的強度，又易于加工成型、減少能耗。雖然具有高強度和較高塑性，抗拉強度為1060～1200MPa，同時收縮率能夠達到30％～50％，但是該合金含有熔點很高且價格昂貴的貴金屬鉭。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、高強度的β鈦合金及其制備方法。

本發(fā)明所述β鈦合金的組成及其按質量百分比的含量為鐵0.5％～2.5％、鋁1.5％～3.5％、鉻2％～4％、鈮6％～11％，余量為鈦。

本發(fā)明所述β鈦合金的制備方法包括以下步驟：

1)將海綿態(tài)的鈦放入電弧爐，抽真空后充入氬氣進行熔煉，再將熔煉后的鈦與鐵、鋁、鉻、鈮進行熔煉，得β鈦合金錠材；

2)將β鈦合金錠材進行均勻化熱處理后，隨爐冷卻；

3)將經過熱處理的β鈦合金錠材熱軋成片狀合金材料；

4)將得到的片狀合金材料切成試樣，固溶處理后冰水淬火，然后進行時效處理，即得β鈦合金。