[發明專利]一種高溫性能優異的硼微合金化高溫鈦合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201910190714.6
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109811193A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 陳子勇;劉瑩瑩;柴麗華;馬小昭;崔亞鵬;史國棟;相志磊;李中豪;申高亮;任偉敏
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/03;C22F1/18
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

1.一種高溫性能優異的硼微合金化高溫鈦合金，其特征在于：以傳統Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系近α型高溫鈦合金為基體，通過引入微量元素硼，制備含硼高溫鈦合金，含硼合金質量百分比組份Al：6-7％，Sn：2-3％，Zr：8-10％，Mo：0.4-1.0％，Nb：0.5％-1.2％，W：0.5％-1.2％，Si：0.2％-0.4％，B：0.08％-0.2％余量為Ti。

2.權利要求1所述的一種高溫性能優異的硼微合金化高溫鈦合金的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)合金原材料的稱取：首先按合金名義成分進行配料計算，計算出鑄錠所需各元素含量；之后分別稱取既定量的海綿鈦、高純鋁錠、海綿鋯、高純硅、高純硼粉、Ti-Sn中間合金、Al-Mo中間合金、Al-W中間合金、Al-Nb中間合金作為合金熔煉用原材料；

(2)熔煉：將步驟(1)中稱取的原材料放入水冷銅坩堝真空感應懸浮熔煉爐中進行熔煉，為確保合金成分的準確性和均勻性，鑄錠反復重熔三遍；熔煉功率控制在160-180KW，待料全部熔化后熔體靜置懸浮60-100s，隨后自然冷卻，第三次重熔后進行澆注，獲得含硼合金鑄錠；

(3)多向近等溫鍛造：對步驟(2)得到的鑄錠進行多向近等溫鍛造，為避免鍛造前保溫過程中合金鑄錠的過分氧化，鍛造保溫前需對其表面進行防氧化涂覆處理；鍛前保溫60min，初始鍛造溫度為980℃，總變形量＞70％，鍛后空冷至室溫；

(4)淬火時效熱處理：對步驟(3)鍛態含硼合金進行1010℃/1h/WQ+700℃/4h/AC固溶時效處理。

3.權利要求1所述合金高溫性能優異的的機制研究方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)合金原材料的稱取：首先按合金名義成分進行配料計算，計算出鑄錠所需各元素含量；之后分別稱取既定量的海綿鈦、高純鋁錠、海綿鋯、高純硅、高純硼粉、Ti-Sn中間合金、Al-Mo中間合金、Al-W中間合金、Al-Nb中間合金作為合金熔煉用原材料。

(2)熔煉：將步驟(1)中稱取的原材料放入水冷銅坩堝真空感應懸浮熔煉爐中進行熔煉，為確保合金成分的準確性和均勻性，鑄錠反復重熔三遍；熔煉功率控制在160-180KW，待料全部熔化后熔體靜置懸浮60-100s，隨后自然冷卻，第三次重熔后進行澆注，獲得基體合金和含硼合金鑄錠；

(3)多向近等溫鍛造：對步驟(2)得到的鑄錠進行多向近等溫鍛造，為避免鍛造前保溫過程中合金鑄錠的過分氧化，鍛造保溫前需對其表面進行防氧化涂覆處理。鍛前保溫60min，初始鍛造溫度為980℃，總變形量＞70％，鍛后空冷至室溫，采用機械加工方法去除表面防氧化涂料后進行后續顯微組織觀察和力學性能測試；

(4)淬火時效熱處理：對步驟(3)鍛態基體合金進行970℃/1h/WQ+700℃/4h/AC固溶時效處理，對步驟(3)鍛態含硼合金進行1010℃/1h/WQ+700℃/4h/AC固溶時效處理，然后進行比較。