[發(fā)明專利]鈦、鋁、釩和鐵的BCC材料及由其制成的產品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780024897.3
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN109072344B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設計）人: J·C·林;嚴新炎;J·C·薩播爾;D·W·哈亞德;F·MH·薩蘭迪;孫福生;E·M·小克里斯特;S·A·塔米麗薩坎達拉
• 申請（專利權）人: 豪梅特航空航天有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;B22F10/20;B22F10/14;B33Y70/00;B33Y10/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 譚冀

公開了新的β型(bcc)鈦合金。所述新合金通常包含2.0?6.0重量％的Al、4.0?12.0重量％的V和1.0?5.0重量％的Fe，其余部分為鈦、任何任選的偶存元素和不可避免的雜質。與傳統的鈦合金相比，所述新合金可以實現改進的特性組合。

背景技術

鈦合金因其低密度(鋼密度的60％)及其高強度而聞名。另外，鈦合金可具有良好的耐腐蝕性。純鈦具有α(hcp)晶體結構。

發(fā)明內容

概括地說，本專利申請涉及由鈦、鋁、釩和鐵制成的新的bcc(β)材料(例如，合金)，其在剛好低于該材料(“新材料”)的固相線溫度下具有體心立方(bcc)固溶體結構的單相場。如本領域技術人員已知的，并且如圖1所示，體心立方(bcc)單位晶胞具有在立方體的八個拐角的每一個處的原子加上在立方體的中心的一個原子。拐角原子中的每一個是另一個立方體的拐角，因此拐角原子在八個單位晶胞中是共享的。由于本文所述的獨特組成，所述新材料可在剛好低于材料的固相線溫度下實現bcc固溶體結構的單相場。所述新材料還可具有高液相線點和窄平衡冷凍范圍(例如，用于限制在凝固期間的微觀偏析)，使其適于通過常規(guī)鑄錠處理以及粉末冶金、成形鑄造、增材制造及其組合(混合處理)進行的生產。

所述新的bcc材料通常包含2.0-6.0重量％的Al、4.0-12.0重量％的V和1.0-5.0重量％的Fe，其余部分為鈦、任何任選的偶存元素和不可避免的雜質，其中該材料包含足量的鈦、鋁、釩和鐵以實現bcc晶體結構。一小部分的α相(hcp)可以通過合金中低溫下的固態(tài)轉變而存在。下表提供了有用的新合金材料的一些非限制性實例。

表1-示例鈦合金

如本文所用，“合金元素”是指合金的鋁、釩、鐵和鈦元素，并且在本文定義的組成限度內。如本文所用，“偶存元素”包括可用在合金中的晶界改性劑、鑄造助劑和/或晶粒結構控制材料，例如硅、釔、鉺、碳、氧和硼等。在一個實施方案中，所述新合金的β轉變溫度不高于850℃。在一個實施方案中，所述材料可任選地包含足量的一種或多種下列偶存元素，以在高溫下誘導另外的沉淀物：

Si：最高1重量％

Y：最高1重量％

Er：最高1重量％

C：最高0.5重量％

O：最高0.5重量％

B：最高0.5重量％

雖然這樣的任選的附加元素在該材料中的量應足以引起強化沉淀物的產生，但是這樣的任選的附加元素的量也應限于避免初生相顆粒。

所述新材料可具有窄的冷凍范圍，這可導致受限的(或沒有)熱裂紋和/或微觀偏析。實際上，如圖2a和下表1-2所示，新合金可以幾乎像具有不變溫度的純金屬一樣與共存的液體和固體一起固化。

下面的表2-3提供了新合金的一個實施方案的液相線溫度、固相線溫度、平衡冷凍范圍、非平衡冷凍范圍、β轉變溫度、溶線溫度、沉淀相和密度的一些非限制性實例。

表2-合金特性(計算值)

表3-合金特性(續(xù))