[發明專利]一種耐熱鈦合金材料及制備方法

有效

• 申請號: 201110007451.4
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102051561A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 王玲;趙浩峰;張祿
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: C22C49/11
• 分類號: C22C49/11;C22C49/14;C22C47/08;C22C47/04;C22C111/00;C22C121/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

本發明屬于金屬材料領域，涉及一種耐熱鈦合金材料及其制備方法。

背景技術

在金屬材料領域中,?耐熱鈦合金作為耐熱材料一直受到普遍重視。

CN200710042304.4公開了一種復合強化耐熱鈦合金，屬于稀有金屬技術領域。該合金中各組分重量百分比含量為：Al?3％－8％；Sn?1％－6％；Zr?1％－6％；Mo?0.5％－2％；Nb?0.5％－1.5％；Si?0.1％－0.8％；La?0.3％－1％；B?0.1％－0.5％；Ti為余量。但該合金的耐熱性能還有待進一步加強。

發明內容

本發明的目的是為了增強鈦合金材料的耐熱性，提供一種耐熱鈦合金材料，該材料具有良好的性能。

本發明的另一目的是提供該耐熱鈦合金材料的制備方法，該制備方法工藝簡單，生產成本低，適于工業化生產。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：?

一種耐熱鈦合金材料，其特征在于：該材料以鈦合金為基體，在基體上分布著由合金鋼絲和鐵絲形成的金屬絲團，合金鋼絲和鐵絲的直徑均為1-2mm；金屬絲團的直徑為10-15cm，材料中鐵絲的總體長度相當于合金鋼絲的二倍；兩種金屬絲占材料的體積百分比為10-35%；

鈦合金基體的化學成分的重量百分含量：Al為2-3%，Cu為4％～6％，Zr為1-3％，Gd?為1％～3％，Si為1％～3.5％，其余為Ti；

合金鋼絲的化學成分的重量百分含量：Cr?為17-19%，Ni為8-10%,?Mo?為2-3%,Ti為0.6-1.1%,C為0.03-0.07%,P<0.02%,S<0.02%,其余為Fe；

鐵絲的化學成分的重量百分含量為：C為0.05-0.09，Si為0.2%～0.3%,?Mn為0.25-0.35%,P<0.02%,S<0.025%,其余為Fe。

所述基體中還分布有化合物TiN和TiB顆粒。

一種耐熱鈦合金材料的制備方法，其特征在于：它包括以下步驟：

合金鋼絲及滲氮鐵絲和滲硼鐵絲的準備：分別取直徑為1-2mm、成分重量百分含量：Cr為17-19%，Ni為8-10%,?Mo為2-3%,?Ti為0.6-1.1%,C為0.03-0.07%,P<0.02%,?S?<0.02%,其余為Fe的合金鋼絲，以及取直徑為1-2mm、成分重量百分含量C為0.05-0.09，Si為0.2%～0.3%,?Mn為0.25-0.35%,?P<0.02%,?S?<0.025%,其余為Fe的鐵絲，鐵絲的總體長度相當于合金鋼絲的二倍，控制合金鋼絲和鐵絲二者共占材料的體積百分比為10-35%；按常規方法在一半鐵絲表面滲氮制備滲氮鐵絲，另一半鐵絲表面滲硼制備滲硼鐵絲；滲氮層和滲硼層的厚度都為200-300微米；合金鋼絲和得到的滲氮鐵絲和滲硼鐵絲三者總體長度相當；

按清潔球生產的常規方法將上述合金鋼絲及滲氮鐵絲和滲硼鐵絲各取一根絲形成球狀的混合三絲金屬絲團，金屬絲團直徑為10-15cm，將若干金屬絲團放入鑄型下型型腔中，金屬絲團的松緊程度由合金鋼絲與鐵絲共占材料的體積百分比決定，保證金屬絲團正好放滿鑄型；控制鐵絲占材料的體積百分比為10-35%；布置完畢后，將鑄型的上型蓋于下型上，合箱完畢后等待鐵水澆注；

鈦合金基體的準備：按重量百分含量Al為2-3%，?Cu?為4％～6％，Zr?為1-3％，Gd?為1％～3％，Si?為1％～35％，其余為Ti進行配料；將鈦合金基體在感應電爐中熔化制得鈦合金液，熔化溫度為1680-1720℃；

將上述鈦合金液澆入裝有金屬絲團的干砂鑄型，鈦合金液將合金鋼絲及滲氮鐵絲和滲硼鐵絲包圍，然后冷卻凝固，得到以鈦合金為基體的其中分布有金屬絲團的耐熱材料。

本發明相比現有技術的有益效果如下：

（1）本發明材料中的合金鋼絲及鐵絲自身具有相當的強度和較高的耐熱性能。在澆注中高溫液態鈦將部分合金鋼絲及鐵絲熔融，合金鋼絲中的Ni、Cr及鐵絲及鍍層中的Fe?、N、B、進入液態鈦中，與鈦形成TiN、TiB、TiCr₂、TiFe₂等特殊化合物，彌散增強鈦合金；未熔的合金鋼絲及鐵絲與鈦合金冶金結合，對鈦合金起到增強增韌的作用，同時具有耐熱增強作用，特別是TiN和?TiB的作用最大。Cu?和Si在鈦中形成Ti₃Si和CuTi₂。也對鈦合金起到增強增韌和耐熱的作用。