[發明專利]一種近β型高強度鈦合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201810210838.1
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108411156A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 劉立斌;吳迪;章立鋼;王振宇;盛金文
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03;C22F1/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 李小靜

本發明公開了一種近β型高強度鈦合金及其制備方法，所述近β型高強度鈦合金的重量百分比組成為：Mo：3～9％，Al：4～7.75％，V：3～5％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量為鈦和不可避免的雜質。制備方法包括：按照配比，稱取海綿鈦、Al?V中間合金、Al?Mo中間合金、純Al，混合后壓制成電極；經二次熔煉，制成Ti?Al?Mo?V合金鑄錠；開坯第一次鍛造；第二次鍛造；第三次鍛造，得小尺寸棒材；固溶處理，空冷；然后時效處理，空冷，得到近β型高強度鈦合金。該近β型高強度鈦合金具有成分均勻、偏析少、鍛造不易開裂、強度高、塑性高等優點，且制作工藝簡單，成本低。

技術領域

本發明屬于金屬材料制備加工技術領域，尤其涉及一種近β型高強度鈦合金及其制備方法。

背景技術

目前廣泛應用的商業高強度近β鈦合金有Ti-1023(Ti-10V-2Fe-3Al)，Ti-5553(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr)，和Ti-7333(Ti-7Mo-3Cr-3Nb)，這些合金都或使用了較大含量的Fe和Cr等元素，Fe和Cr屬于鈦合金中的共析型元素，可以提高合金的強度，但是由于Fe和Cr在鈦合金的熔鑄過程中容易發生偏析，甚至和Ti元素發生共析反應生成FeTi和TiCr₂等脆性金屬間化合物，因此Fe和Cr的添加大大增加了鈦合金的熔鑄難度。同時由于合金鑄錠的偏析以及可能產生的FeTi和TiCr₂等脆性金屬間化合物，使鈦合金在后續的熱加工鍛造過程中容易開裂，這也增加了合金加工難度。由于Cr和Fe元素容易偏析，目前為止，國內多數鈦合金公司尚不能制備出性能穩定的Fe≥1％和Cr≥3％的鈦合金。所以推出一種不含Fe、Cr等易偏析元素的高強度鈦合金顯得極為迫切。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種成分均勻、偏析少、鍛造不易開裂、強度高、塑性高、成本低且易回收的近β型高強度鈦合金及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種近β型高強度鈦合金，所述鈦合金的重量百分比組成為：Mo：3～9％，Al：4～7.75％，V：3～5％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量為鈦和不可避免的雜質。

優選地，所述近β型高強度鈦合金的重量百分比組成為：Mo：5～7％，Al：5～7％，V：3～5％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量為鈦和不可避免的雜質。

優選地，所述近β型高強度鈦合金的重量百分比組成為：Mo：6％，Al：6％，V：4％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量為鈦和不可避免的元素。

優選地，所述近β型高強度鈦合金的鉬當量[Mo]_當為5～12.5，鋁當量[A1]_當為4～8；

[Mo]_當的計算公式為：[Mo]_當＝0.67V+1Mo；

[A1]_當的計算公式為：[A1]_當＝Al。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種上述的近β型高強度鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照配比，稱取海綿鈦、Al-V中間合金、Al-Mo中間合金，純Al，得到混合原料；

(2)將步驟(1)所得的混合原料壓制成電極；

(3)將步驟(2)所得的電極經過二次熔煉，制成Ti-Al-Mo-V合金鑄錠；

(4)將步驟(3)所得的Ti-Al-Mo-V合金鑄錠開坯第一次鍛造，得到大尺度鍛件；

(5)對步驟(4)所得的大尺寸鍛件進行第二次鍛造，得到較大尺寸棒材；