[發明專利]具有鋁和鉬的α-β鈦合金及由其制成的產品

在審

• 申請號: 201780025364.7
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN109072345A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: J·C·林;嚴新炎;J·C·薩博爾;D·W·海爾德;F·MH·扎蘭迪;孫福生;E·M·小克里斯;S·A·塔米里薩坎達拉
• 申請（專利權）人: 奧科寧克有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;B22F3/105;B33Y70/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 譚冀

本發明題為“具有鋁和鉬的α?β鈦合金及由其制成的產品”。本發明公開了一種新型α?β鈦合金。該新型合金通常包含7.0重量％至11.0重量％的Al和1.0重量％至4.0重量％的Mo，其中按重量計Al:Mo為2.0:1至11.0:1，其余部分為鈦、任何任選的附帶元素以及不可避免的雜質。與常規的鈦合金相比，該新型合金可實現改善的特性的組合。

背景技術

鈦合金以其低密度(鋼的密度的60％)和其高強度而聞名。此外，鈦合金可具有良好的耐腐蝕特性。純鈦具有α(hcp)晶體結構。

發明內容

廣泛地講，本專利申請涉及由鈦、鋁和鉬制成的新型α-β鈦合金，該材料(“新型材料”)恰好在材料的液相線溫度以下具有體心立方(bcc)固溶體結構的單相場。如本領域技術人員所知，并且如圖1所示，體心立方(bcc)晶胞在其立方體的八個角中的每一個上均具有原子，并且在其立方體的中心具有一個原子。角原子中的每一個均為另一個立方體的角，因此角原子在八個晶胞之間是共享的。由于本文所述的獨特組成，新型材料可，新型材料可實現恰好在材料的液相線溫度以下實現bcc(β)固溶體結構的單相場，其中hcp相(α)在后續的冷卻過程中形成。新型材料還可具有高液相線點和窄平衡凝固范圍(例如，用于限制固化期間的顯微偏析)，使其適于通過常規鑄塊處理、以及粉末冶金、成型鑄造、增材制造以及其組合(混合處理)來生產。新型材料可用于高溫應用。

新型材料通常包含7.0重量％至11.0重量％的Al、1.0重量％至4.0重量％的Mo，其中鋁與鉬的重量比為2.0至11.0，其余部分為鈦、附帶元素以及不可避免的雜質，其中該材料包含足量的鈦、鋁和鉬以實現α-β晶體結構。下表提供了可用的新型合金材料的一些非限制性示例。

表1-鈦合金示例

如本文所用，“合金元素”意指合金的鈦元素、鋁元素和鉬元素。如本文所用，“附帶元素”包括可用于合金中的晶界改性劑、鑄造輔助劑和/或晶粒結構控制材料等，諸如，硅、鐵、釔、鉺、碳、氧和硼。在一個實施方案中，該材料可任選地包含足量的以下元素中的一種或多種以在升高的溫度下誘導另外的沉淀物：

·Si：至多1重量％

·Fe：至多2重量％

·Y：至多1重量％

·Er：至多1重量％

·C：至多0.5重量％

·O：至多0.5重量％

·B：至多0.5重量％

雖然材料中此類任選的附加元素的量應足以誘導強化沉淀物的產生，但是也應限制此類任選的附加元素的量以避免主相顆粒。

新型材料可具有高β轉變溫度和/或低Ti₃Al(α2)溶線溫度，這可使hcp(α)相的熱穩定性得到改善，這在升高的溫度下可改善材料的強度。新型材料可具有窄的凝固范圍，這可限制(或未限制)熱裂紋和/或顯微偏析。事實上，如下文的圖2a至圖2b以及表1至表2所示，新合金可以幾乎類似于具有恒定溫度的純金屬的方式固化，其中液體和固體共存。

表1至表2提供了發明合金的液相線溫度、固相線溫度、平衡凝固范圍、非平衡凝固范圍、β轉變溫度、溶線溫度、沉淀相和密度的一些非限制性示例。

表1—另外的示例合金(計算得出的)

表2—另外的示例合金(續)