[發明專利]一種含碳的超高強鈦合金

有效

• 申請號: 201210545343.7
• 申請日: 2012-12-14
• 公開（公告）號: CN102965542A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 葛鵬;馬朝利;周偉;李倩
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03;C22F1/18
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明涉及一種多元強化的亞穩β鈦合金，具體涉及一種含碳的超高強鈦合金。

背景技術

鈦合金具有密度低、耐腐蝕和剪切模量低等優點，是理想的彈簧用材料。β鈦合金具有良好的冷加工性及高的時效硬化效應，是彈簧用鈦合金的首選材料。目前，β鈦合金彈簧主要用于飛機制造中，與鋼彈簧相比，大約減重70％，節約空間50％。現有的彈簧用β合金如美國的Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-11.5Mo-4Sn-6Zr、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr等。我國目前尚未在飛機制造中使用鈦合金彈簧，但已經用Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al、Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al等合金進行了鈦合金彈簧的制備及研究工作。這些亞穩β鈦合金一般用于1200MPa～1400MPa的強度水平，進一步提高其強度將會使這些合金的塑性明顯惡化，而且其疲勞強度一般低于800MPa(R＝0.1，cycles=10⁷)。有兩個缺點限制了現有亞穩定β在非航空領域的應用：一是含有大量的同晶型β穩定元素，成本一般較高；另一個缺點是時效響應緩慢，析出相不均勻，導致材料疲勞性能不高。美國TIMET公司開發了低成本的β鈦合金Timetal?LCB（Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al），該合金時效后抗拉強度可以達到1500MPa以上，并保持著航空彈簧用鈦合金的優異性能。Timetal?LCB鈦合金制備的懸簧在德國大眾汽車公司的Lupo?FSI汽車上獲得成功應用，但該合金仍然存在析出相不均勻導致材料疲勞性能不高的問題。因此針對汽車等新的民用需求，急需開發適于彈簧制備的低成本且具有高疲勞性能的新型β鈦合金。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種具有良好加工性、時效響應快、疲勞性能高的含碳的超高強鈦合金。該含碳的超高強鈦合金適用汽車等非航空領域對超高強鈦彈簧的需求。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種含碳的超高強鈦合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成：Al?1.5%~3%，Mo3.0%~5.0%，Cr?4%~6%，Fe?2.0%~3.5%，C?0.08%~0.16%，余量為Ti和不可避免的雜質，該超高強鈦合金固溶時效后室溫抗拉強度為1400MPa-1650MPa。

上述的一種含碳的超高強鈦合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成：Al?3.0%，Mo?5.0%，Cr?6.0%，Fe?2.0%，C?0.08%，余量為Ti和不可避免的雜質。

上述的一種含碳的超高強鈦合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成：Al?2.7%，Mo?4.0%，Cr?4.0%，Fe?3.0%，C?0.13%，余量為Ti和不可避免的雜質。

上述的一種含碳的超高強鈦合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成：Al?1.5%，Mo4.5%，Cr?5.5%，Fe?2.5%，C0.16%，余量為Ti和不可避免的雜質。

上述的一種含碳的超高強鈦合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分組成：Al?2.0%，Mo?3.0%，Cr?4.5%，Fe?3.5%，C?0.11%，余量為Ti和不可避免的雜質。

本發明的制備方法為鈦合金的常規制備方法：根據需要選擇鋁鉬合金、低碳鉻鐵、鉬鐵合金、碳化鉻與海綿鈦按設計成分混合壓制電極，經真空自耗電弧重熔法得到合金鑄錠，合金錠在液壓鍛造機或鍛錘等自由鍛造設備上進行開坯鍛造，在精鍛機或自由鍛設備上進行軋制棒坯制備，然后進行棒絲材軋制或拉制，經多火次或多道次的冷軋后進行退火或強化熱處理得到最終成品。

本發明與現有技術相比具有以下優點：本發明含碳的超高強鈦合金中Cr、Fe、C以鉻鐵合金和碳化鉻粉的形式加入，該合金熱塑性優良，固溶態可進行冷拉加工，固溶時效后抗拉強度可達到1500MPa以上，保持良好的塑性，與常見的亞穩定β鈦合金相比，成本較低，冷、熱加工性相當，時效響應更快，疲勞強度更高，易于生產，滿足非航空領域彈簧應用對低成本超高強鈦合金的需求。

下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的詳細描述。

具體實施方式