[發明專利]一種含Fe和Mn元素的低成本鈦合金

在審

• 申請號: 201610130527.5
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105714150A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 李重河;魯雄剛;王樹森;程紅偉;程治瑋;汪宏斌;張捷宇;陳光耀
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/02;C22C1/03;C22F1/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種鈦合金，特別是涉及一種含Fe和Mn元素的低成本鈦合金。

背景技術

鈦及鈦合金是上個世紀50年代發展起來的一種重要的金屬結構材料，其密度為 4.5g/cm³左右，僅為鋼的58%。鈦合金的比強度高，抗腐蝕性能好，具有優良的綜合性能，是 一種重要的新型結構材料。第一個實用的鈦合金是1954年美國研制成功的Ti-6Al-4V合金， 此后，世界上許多國家都認識到鈦合金材料的重要性，相繼對其進行研究開發。鈦及鈦合金 目前主要用于航天航空和軍事工業，其它工業領域使用量非常低。限制鈦合金廣泛推廣的 一個重要原因就是其高昂的生產成本，在其成本結構中，原材料約占總成本的40%。因此，使 用廉價的合金元素（如Fe、Cr、Mn等）代替較為昂貴的合金元素（如V、Nb、Mo等）強化鈦合金的 性能具有重要的發展前景。

目前常用的鈦合金α穩定元素是Al，且Al元素與鈦合金的相互作用機理及其對鈦 合金組織性能的影響的研究已經比較成熟。鈦合金用β穩定元素主要有：Mo、V、Cr、Mn、Fe、 Cu、Ni等，Mo、V合金元素在現有鈦合金中的應用非常廣泛，合金牌號：TA(10、11、14、15、17、 18、19)、TC（3、4、6、9、10、11、12、16、17、18、19）、TB（2、3、4、5、6、7、8、9、10）等的鈦合金中都 含有不同程度的Mo、V等合金元素。然而，V，Mo等合金元素價格昂貴，提高了鈦合金的制造成 本，不利于鈦合金的應用推廣。

發明內容

本發明的目的是提供一種含Fe和Mn元素的低成本鈦合金。

本發明的一種含Fe和Mn元素的低成本鈦合金，其特征在于，該合金各組分元素的 質量百比為：鋁：4.5-6%；鐵：4-6%；錳：4-6%；氧：0.0-0.05%；碳：0.0-0.01%；氮：0.0-0.01%； 氫：0.0-0.001%，余量為鈦。

上述含Fe和Mn元素的低成本鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

按照上述各成分范圍配進行配料，配料后將各原料放在箱式電阻爐中150℃下保溫12 h進行烘干，然后將烘干后的原料再置于分瓣式水冷銅坩堝中進行熔煉，控制熔池溫度保持 在1650-1750℃，熔煉時間為3-5min，熔煉4次，煉制成鑄錠，所得鑄錠加熱到800℃，在橫列 式軋機上軋制成板材，其厚度為6-8mm；對軋制得到的板材進行真空退火熱處理，退火溫度 為600℃，保溫時間為2h，冷卻方式為空冷，真空退火熱處理后，得到本發明的一種含Fe和Mn 合金元素的低成本鈦合金板材。

本發明的與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

本發明的一種含Fe和Mn元素的低成本鈦合金采用Mn和Fe等元素具有很好的固溶強化 作用，通過金相顯微鏡觀察到合金具有α+β雙相組織；通過廉價的元素（如Fe，Cr，Mn等）代替 昂貴元素（如V，Mo，Nb等），不僅降低了鈦合金制造成本。而且還具有良好的抗蠕變性、焊接 和加工韌性。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。

實施例1

將市售的海綿鈦、純鋁、純鐵、純錳按表1的成分比進行配料，配制成原料，再將原料放 在箱式電阻爐中150℃下保溫12h進行烘干，然后將烘干后的原料再置于分瓣式水冷銅坩 堝中進行熔煉，控制熔池溫度保持在1650-1750℃，熔煉時間為3-5min，熔煉4次煉制成鑄 錠，所得鑄錠加熱到800℃，在橫列式軋機上軋制成板材，其厚度為6-8mm，對軋制得到的板 材進行真空退火熱處理，退火溫度為600℃，保溫時間為2h，冷卻方式為空冷，真空退火熱處 理后，得到本發明的一種含Fe和Mn元素的低成本鈦合金板材。

將上述低成本鈦合金板材制成標準樣（參照GB/T228.1-2010）進行室溫力學性能 測試，其力學性能見表2。

由表1和表2中數據可以看出，本發明的低成本鈦合金棒材具有更好的綜合力學性 能。而且制造成本較低，具有優良性價比。

實施例2