[發明專利]一種高強鈦合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810876337.7
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108913945B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 劉日平;馬巍;劉曙光;王飛;馬明臻;景勤;張新宇
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C16/00;C22C30/04;C22C1/02;C22F1/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供一種高強鈦合金及其制備方法，該高強鈦合金，按質量含量計，包括Al 4～6％、Sn 2～3％、Zr 5～50％和余量的Ti。本發明嚴格控制各元素的含量，通過合金化，對相變溫度影響不大的中性元素Zr與Ti形成無限固溶體，從而實現固溶強化，本發明鈦合金制備工藝簡便，通過控制各元素的含量，提升鈦合金的力學性能，顯著提高鈦合金的強度，使其滿足航空構件的的要求。本發明提供的高強鈦合金屈服強度提高幅度高達50.0％，抗拉強度提高幅度高達50.1％，強度得到大幅度提升；且延伸率保持相當水平；屈服及抗拉強度均得到提升，且塑性下降幅度較小，強韌性得到提升。

技術領域

本發明涉及鈦合金技術領域，特別涉及一種高強鈦合金及其制備方法。

背景技術

鈦及鈦合金的應用范圍廣泛，遍及海洋工程、航空航天、生物醫學工程、冶金、化工、輕工等諸多領域。隨著鈦及鈦合金被廣發應用，如今工業的發展和服役的環境對鈦合金性能提出了更苛刻的要求，傳統鈦合金在強度、抗腐蝕性能方面已經很難達到當下在工程應用的標準，而高強度鈦耐蝕合金是目前研究開發和應用的重點方向之一。

鈦合金以其所具有的較高強度、良好的成型性能、焊接性能和穩定的組織，多采用板材沖壓加工成薄壁型零件，并經過焊接制成飛機蒙皮及前進氣罩帽等構件的方式，在航空航天工業中得到廣泛應用。但是，傳統鈦合金的強度難以滿足現階段工業生產和國防事業的發展需求，鈦合金多通過變形強化手段對材料進行強化，且制備程序繁瑣、工藝要求苛刻、成本高。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種高強鈦合金及其制備方法。本發明提供的鈦合金強度性能優異，并且制備方式簡單，成本低。

本發明提供了一種高強鈦合金，按質量含量計，包括Al 4～6％、Sn 2～3％、Zr 5～50％和余量的Ti。

優選的，所述高強鈦合金包括Al 4～4.5％、Sn 3％、Zr 10～50％和余量的Ti。

優選的，所述高強鈦合金由網籃狀板條α相組成；所述高強鈦合金組織的粒徑為0.5～3.6μm。

本發明提供了上述技術方案所述的高強鈦合金的制備方法，包括以下步驟：

(1)將合金原料熔煉后得到鑄態合金坯；

(2)將所述步驟(1)得到的鑄態合金坯進行退火處理，得到高強鈦合金。

優選的，所述步驟(1)中熔煉為真空電弧熔煉，所述真空電弧熔煉的溫度為1900～2100℃。

優選的，所述步驟(1)中熔煉次數在5次以上，每次熔煉時間為3～5min。

優選的，所述步驟(2)中退火處理的方式為：將所述鑄態合金坯隨爐加熱至300～450℃后保溫1～1.5h，然后冷卻至室溫。

本發明提供了一種高強鈦合金，按質量含量計，包括Al 4～6％、Sn 2～3％、Zr 5～50％和余量的Ti。本發明嚴格控制各元素的含量，通過合金化，對相變溫度影響不大的中性元素Zr與Ti形成無限固溶體，從而實現固溶強化，本發明鈦合金制備工藝簡便，僅僅需要熔煉和退火處理，即可得到高強鈦合金，生產成本低，非常便于工業化生產，成本低，操作過程簡單；通過控制各元素的含量，提升鈦合金的力學性能，顯著提高鈦合金的強度，使其滿足航空構件的的要求。

實驗結果表明，本發明提供的高強鈦合金屈服強度提高幅度高達50.0％，抗拉強度提高幅度高達50.1％，強度得到大幅度提升；且延伸率保持相當水平；屈服及抗拉強度均得到提升，且塑性下降幅度較小，強韌性得到提升。

附圖說明

圖1為實施例1制得的鈦合金的金相光學顯微圖；

圖2為實施例2制得的鈦合金的金相光學顯微圖；