[發(fā)明專利]一種中強(qiáng)高塑性船用鈦合金及其制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610013007.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106947885B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬(wàn)家榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津皕劼同創(chuàng)精密鈦鑄造有限公司
• 主分類號(hào): C22C14/00
• 分類號(hào): C22C14/00;C22F1/18
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種新型中強(qiáng)高塑性船用鈦合金，所述鈦合金以海綿鈦、鋁鉬、鋁釩中間合金、純金屬為原料制備，其構(gòu)成組分及其重量百分?jǐn)?shù)分別為：Ti 90.25％?93.0％、Al 2.5％～3.0％、Mo 2.0％～2.75％、Zr 2.0％～3.0％、V 0.5％～1.0％。本發(fā)明方法中，通過(guò)在合理設(shè)計(jì)合金成分，通過(guò)控制合金成分配比，達(dá)到合金加工性能的優(yōu)化，利于提高產(chǎn)品成品率，合金的耐腐蝕性能較Ti75、Ti31合金有明顯提高，且本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單可行，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，合格率高，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型中強(qiáng)高塑性船用鈦合金及其制備工藝。

背景技術(shù)

我國(guó)已初步建立了船用鈦合金的體系。創(chuàng)新研制了不同強(qiáng)度級(jí)別的船用合金，也制備出不同規(guī)格的管、板、棒、絲材等，已基本能夠滿足我國(guó)工程的需求。中強(qiáng)鈦合金由于其強(qiáng)度與塑性的綜合性能匹配最適于海洋服役環(huán)境應(yīng)用，因此受到我國(guó)船舶行業(yè)的重視。目前我國(guó)應(yīng)用最廣泛的中強(qiáng)高塑鈦合金有TA24 (Ti75)合金和TA22(Ti31)合金。Ti75合金是630MPa級(jí)的中強(qiáng)高韌性耐蝕鈦合金，適用于制造形狀復(fù)雜的板材沖壓并焊接的零部件，在動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)、船舶焊接結(jié)構(gòu)件中獲得廣泛應(yīng)用。Ti31合金具有中強(qiáng)高塑、可焊和良好冷加工性能，可以用作聲納導(dǎo)流罩，但目前仍處于研究階段。雖然現(xiàn)階段Ti75合金已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但生產(chǎn)過(guò)程中由于強(qiáng)度、塑性不足的情況，容易導(dǎo)致管材等成形困難，容易開(kāi)裂等加工問(wèn)題，因此需要更高的強(qiáng)度和塑性匹配的船用鈦合金，以期獲得更好地加工性能及使用性能。通過(guò)優(yōu)化合金元素配比一直以來(lái)都是優(yōu)化合金性能的重要手段，在新材料研發(fā)過(guò)程中取得的成果顯著。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)度與塑性匹配良好的新型中強(qiáng)高塑性船用鈦合金，以改變實(shí)際生產(chǎn)中船用中強(qiáng)鈦合金加工困難、使用性能難以符合實(shí)際需求的現(xiàn)狀。通過(guò)合理設(shè)計(jì)合金成分，優(yōu)化合金性能，在保證合金強(qiáng)度的同時(shí)提高合金塑性，達(dá)到更優(yōu)的強(qiáng)塑性匹配。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種新型中強(qiáng)高塑性船用鈦合金，所述鈦合金以海綿鈦、鋁鉬、鋁釩中間合金、純金屬為原料制備，其構(gòu)成組分及其重量百分?jǐn)?shù)分別為：Ti 90.25％～93.0％、 Al 2.5％～3.0％、Mo 2.0％～2.75％、Zr 2.0％～3.0％、V 0.5％～1.0％。

本發(fā)明還提出了一種新型中強(qiáng)高塑性船用鈦合金的制備工藝，包括以下步驟：

S1、將海綿鈦與合金元素混合均勻后壓制自耗電極，再進(jìn)行3-5次真空自耗電弧熔煉制成規(guī)格為Φ150mm的100kg的鈦合金鑄錠；將鑄錠進(jìn)行3火次開(kāi)坯鍛造，第一次開(kāi)坯鍛造的始鍛溫度為1150℃，鍛造比為5.6，第二火次開(kāi)坯鍛造的始鍛溫度為1050℃，鍛造比為8.4，第三火次開(kāi)坯鍛造的始鍛溫度為980℃，鍛造比為8.4，鍛后分切下料，得到初級(jí)鍛坯；每火次開(kāi)坯鍛造后均對(duì)鈦合金鑄錠進(jìn)行表面修磨處理；

S2、將步驟S1中所述初級(jí)鍛坯在920℃的始鍛溫度下進(jìn)行2火次的鐓拔鍛造，每火次鐓拔鍛造的鍛造比均為5.6，得到中間鍛坯；每火次鐓拔鍛造后均對(duì)初級(jí)鍛坯進(jìn)行表面修磨處理；

S3、將步驟S2中的中間鍛坯在始鍛溫度為β相變點(diǎn)以上70℃的條件下進(jìn)行 2火次的成形鍛造，第一火次進(jìn)行2鐓2拔鍛造后，空冷，修傷，鍛造比為6，第二火次進(jìn)行1鐓2拔，水冷，鍛造比為4.6，得到最終的鈦合金鍛件；

S4、將步驟S3中得到的鈦合金鍛件進(jìn)行相變點(diǎn)以上20℃的固溶處理及時(shí)效處理，機(jī)械加工后得到規(guī)格為Φ100×1800mm的鈦合金棒材。