[發明專利]一種鋯鈦基合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201110159183.8
• 申請日: 2011-06-15
• 公開（公告）號: CN102260805A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 劉日平;馬明臻;梁順星;景然;譚春林
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/02;C22F1/18
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域??本發明涉及一種合金材料及其制備方法。特別涉及一種鈦合金及其制備方法。?

背景技術??鈦合金具有密度低、強度高、耐腐蝕性好、熱強性高等優良性能，是航空航天飛行器的重要結構材料。隨著鈦合金制備技術的提高和性能的不斷改善，在航空航天工業領域中的應用已經越來越多。在航空工業中，鈦合金主要用作飛機的機體或發動機中要求熱強性高的部位。在航天工業中鈦合金主要用作制造運載火箭的各種壓力容器，部分衛星結構零部件。?

目前廣泛使用TC4鈦合金，其強度基本與空間技術常用的30CrMnSi調質合金鋼（GB/T?3077-1999）的抗拉強度1080MPa相接近，但是其硬度僅有HRC29-32左右，如果將其用到對材料硬度和強度要求較高的某些空間技術關鍵性活動構件（有相對運動的摩擦副），其硬度指標難于滿足要求。?

發明內容??本發明的目的在于提供一種抗拉強度、硬度及屈服強度較高的鋯鈦基合金及其制備方法。本發明主要是以TC4鈦合金為基礎，向TC4鈦合金中加入相應含量的鋯，采用自耗電弧爐熔煉獲得一種Zr元素強化TC4鈦合金的高強度合金材料。?

本發明的技術方案如下：?

本發明的鋯鈦基合金，可以用如下公式表示：?ZrTiAlV，其化學成分（wt%）為：Zr?15.5-42.5；Ti?50.5-75.5；Al?4.5-5.9；V?3.0-4.0，其余為不可避免的原材料中所含雜質。

上述鋯合金的制備方法：?

1、鑄錠：將上述各種原料放入自耗電弧爐，熔煉溫度2000～2700℃，熔煉三次，每次的時間為10～50分鐘，得到成分均勻的鋯合金鑄錠。

2、鍛造：在上述合金鑄錠表面涂覆高溫抗氧化劑（商品牌號：KOT-01商品名稱：鈦合金高溫（1000-1200℃）鍛造抗氧化保護涂料、生產廠家：上海潤爾金屬表面材料有限公司、地址：上海曹安路2784號），然后在箱式加熱爐中加熱至1025℃～1105℃，保溫1～3小時后進行開坯鍛造，經過2次鐓拔后，待合金錠冷卻，再進行合金錠表面修整，去除表面的抗氧化劑。?

3、二次鍛造：將上述合金鑄錠再重新涂覆上述高溫抗氧化劑后，放進箱式加熱爐中加熱至1025℃～1105℃，保溫1～3小時，進行二次鍛造，此時反復鐓拔三次，待合金錠冷卻以后進行表面修整。?

4、精鍛：加熱前在上述合金錠表面再涂覆上述高溫抗氧化劑，然后裝入箱式加熱爐中加熱至915℃～965℃，保溫1～2小時，然后出爐進行精鍛，根據需要最后精煅成不同尺寸的圓棒。精鍛過程可根據需要多次重復進行，直到鍛至需要的尺寸。?

5、退火：將上述經過精鍛的圓棒進行最終的退火處理，在管式真空爐中用氬氣保護加熱，在500～520℃的溫度條件下保溫1～3小時后隨爐冷卻到100℃以下空冷，得到本發明的鋯鈦基合金。?

將經熱處理后的合金加工成標準拉伸試樣，測試其力學性能。本發明合金的室溫單軸拉伸力學性能為：σ_m?≥?1200MPa，σ_p0.2?≥?1037MPa，d?≥?6.3%，HRC≥39.6。?

室溫單軸拉伸試驗在instron5982力學性能測試系統上進行，拉伸速率為：5×10^-4s^-1。并用引伸計全程跟蹤測量試樣在拉伸過程中的長度變化。?

本發明與現有技術相比具有如下優點：本發明的鋯強化TC4鈦合金材料，在保持TC4鈦合金的原有各種特性的同時，使屈服強度、抗拉強度和硬度平均提高了16.7%、13.7%和35%，并具有良好的塑性變形能力。不僅提高材料的力學性能，同時彌補了原有鈦合金硬度偏低的不足，可以滿足航空航天飛行器中關節活動零部件對材料強度和硬度的要求。?

附圖說明

圖1為本發明合金退火態的x射線衍射圖譜。?

具體的實施方式

實施例1