[發明專利]一種強韌耐蝕鈦合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810876591.7
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108893632B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 劉日平;李波;劉曙光;姬朋飛;馬明臻;張新宇
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C14/00;C22C16/00;C22C30/00;C22F1/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

本發明提供一種強韌耐蝕鈦合金及其制備方法，該強韌耐蝕鈦合金，按質量含量計，包括Al 5.56～6.75％、Ru 0.08～0.14％、V 3.5～4.5％、Zr(0,50％]和余量的Ti。本發明通過合金化，提高鈦合金的強度和耐蝕性能，Zr與Ti形成無限固溶體，從而實現固溶強化，且Zr的致鈍電位較Ti更負，即使在弱氧化條件環境中依然可以發生鈍化，提高了表面生成致密氧化膜的能力，提升了其耐腐蝕性能；元素Al極大的提高了α相的穩定性和β?α轉變溫度，合金在淬火后獲得的均為細小的α相，實現細晶強化；同時微量元素Ru的添加也使合金耐蝕性的提高。

技術領域

本發明涉及鈦合金技術領域，特別涉及一種強韌耐蝕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。

例如，中國專利CN01140046.3公開一種采用熔煉和粉末冶金技術制備的鈦鋁合金，其主要組成為鈦、鋁和鈮。該合金中鋁含量的范圍為45.5至49原子％。但該專利同時采用熔煉和粉末冶金技術，工序復雜，成本高。再如，中國專利CN97119996.5屬于金屬熱處理的技術領域，通過將鈦鋁合金鑄件首先經熱等靜壓在α相區高溫處理，其次進行循環熱處理和共析溫度等溫處理，最后是進行臨界溫度處理；但該方案需要同時采用熔煉、熱等靜壓和循環熱處理技術，工序復雜，成本高。不僅現有鈦合金制備方法工藝繁瑣，并且以此得到的鈦合金強韌性和耐腐蝕仍難以滿足日益苛刻的工業服役標準，限制廣泛應用。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種強韌耐蝕鈦合金及其制備方法。本發明提供的鈦合金強度和韌性綜合力學性能優異，滿足航空結構用鈦合金的要求。

本發明提供了一種強韌耐蝕鈦合金，按質量含量計，包括Al 5.56～6.75％、Ru0.08～0.14％、V 3.5～4.5％、Zr(0,50％]和余量的Ti。

優選的，所述強韌耐蝕鈦合金包括Al 5.6～5.8％、Ru 0.10～0.12％、V 3.6～3.8％、Zr 10～30％和余量的Ti。

優選的，所述強韌耐蝕鈦合金的組織包括β相基體、交錯的針狀α相馬氏體和層片狀α'馬氏體；所述強韌耐蝕鈦合金組織中晶粒的粒徑為1.2～10.2μm。

本發明還提供了上述技術方案所述的強韌耐蝕鈦合金的制備方法，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保溫處理后變形，得到致密化合金坯；

(3)將所述步驟(2)得到的致密化合金坯進行固溶處理，得到強韌耐蝕鈦合金。

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2000～3000℃。

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1～2min。

優選的，所述步驟(2)中保溫處理的溫度為850～890℃，保溫處理的時間為0.5～1.0h。

優選的，所述步驟(2)中變形為軋制變形；所述軋制變形的總變形量為65～70％，軋制變形的溫度為850～890℃。

優選的，所述軋制變形為多道次軋制，每道次的壓下量為2～3mm；

采用多道次軋制時，每道次軋制后，將軋制后合金坯在軋制變形的溫度下保溫5～10min。