[發明專利]一種高強高硬合金的制備方法

有效

• 申請號: 201610247237.9
• 申請日: 2016-04-20
• 公開（公告）號: CN105671366B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 韓穎
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術領域：

本發明涉及高強度鈦合金制備領域，具體為一種高強高硬合金的制備方法，該方法適用于Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe/Zr/Sn系合金超高強度構件制備。

背景技術：

鈦合金具有高強度、低密度、比強度高、生物相容性好等優點，在醫療航天領域具有廣泛的應用。近幾年來，隨著世界航空工業的進步與發展，無論軍事方面還是民用方面，對飛機的比重有了進一步的要求。因此，作為密度適中，強度較高的高比強度材料的鈦合金，在各類航空器上得到的應用日益廣泛。隨著鈦合金的不斷發展，具有各種特質的新型鈦合金不斷被開發及應用到各個方面。根據合金元素和雜質對鈦的β轉變溫度的影響，可以將鈦合金分為三類：α型鈦合金、β型鈦合金及α+β型鈦合金，其中β型鈦合金是制備高強度鈦合金的最佳選擇。

在過去幾十年，亞穩態β合金的重要性逐步提高。這些合金經強化后，可以獲得1400MPa左右的高強度水平。這類合金所具有的復雜顯微組織可以使設計者獲得最佳的高強度和高韌性的配合。這類合金主要包括Ti-15-3，β21S，β-C，Ti1023和VT22等合金。其中Ti-15-3可以在室溫下變形加工成箔材；β21S是專門開發的一種抗氧化薄膜合金，被用作長纖維增強鈦合金的基體；TIMETAL LCB是一種低成本β合金(LCB＝low cost β，低成本β)，應用于除航空部門以外的其它領域如汽車工業等；法國研制的β-CEZ合金應用于燃氣渦輪發動機中的中溫零件；日本的SP700合金由于具有非常細小的雙態組織，因此即使當溫度降至700℃時仍然具有優異的超塑性。

但是到目前為止，已報到的高強度鈦合金大都集中在強度1400MPa左右，而目前在高強刀具、航空航天及艦船領域對鈦合金的強度、抗腐蝕性及塑性提出了更高的要求。

發明內容：

本發明目的是提供一種高強高硬合金的制備方法，該方法適用于Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe/Zr/Sn系合金，可廣泛應用于高抗腐蝕性、高強度鈦合金材料領域，如：鈦合金高強耐蝕刀具、高強度耐蝕彈簧、各種類型承重件制備等。

本發明的技術方案：

一種高強高硬合金的制備方法，該制備方法適用于Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe/Zr/Sn系合金，通過對該系合金在相變點上/下軋制變形處理，隨后對其進行兩步熱處理，最終獲得所述高強高硬鈦合金。

所述的高強高硬合金的制備方法，Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe/Zr/Sn系合金成分范圍為：Al為5～8wt％，Mo為0～6wt％，V為4～15％，Cr為0～6wt％，Fe/Zr/Sn為0～3wt％，雜質含量(O+N+H)為0.1～0.5wt％，余量為Ti。

所述的高強高硬合金的制備方法，Zr含量優選為0.9～1.2wt％，Sn含量優選為0.9～1.2wt％。

所述的高強高硬合金的制備方法，軋制變形處理時，軋制變形溫度為相變點上/下10℃～30℃，軋制次數為1～3次，變形量應高于50％。

所述的高強高硬合金的制備方法，兩步熱處理時，首先在600～900℃之間進行去應力退火，保溫時間為0.5～6h，冷卻速度為5～15℃/min；隨后在350～550℃之間熱處理4～72h，冷卻速度為5～15℃/min。

所述的高強高硬合金的制備方法，高強高硬合金力學性能為：抗拉強度為1500～1900MPa，延伸率為0.5～10％，洛氏硬度為45～56。

本發明的優點及有益效果如下：

1、本發明針對Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe/Zr/Sn系合金，提出制備高強高硬鈦合金的方法，通過軋制處理并結合兩步熱處理，可以獲得抗拉強度為1500～1900MPa，延伸率為0.5～10％，洛氏硬度(HRC)為45～56的高強高硬鈦合金，其高強度、硬度以及良好塑性的匹配遠高于已報道的鈦合金，可在高抗腐蝕性、高強度鈦合金材料領域獲得廣泛應用。

2、本發明制備的高強高硬鈦合金可以應用于各種需要高強度材料的部位，如：高強耐蝕刀具、各種類型承重件、高強度耐蝕彈簧、各類航空器起落架等。