[發(fā)明專利]一種Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb高強耐蝕鈦合金及其制備方法

在審

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• 申請日: 2019-07-25
• 公開（公告）號: CN110218908A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設計）人: 駱良順;蘇寶獻;王妍;王亮;蘇彥慶;郭景杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/02
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發(fā)明公開了一種Ti?Al?Zr?Sn?Mo?Nb高強耐蝕鈦合金及其制備方法，所述Ti?Al?Zr?Sn?Mo?Nb高強耐蝕鈦合金按照質量百分比由下述原料制成：5.5％的Al，1.0～4.0％的Zr，0.5～2.0％的Sn，0.3～2.0％的Mo，0.4～1.5％的Nb，余量為Ti。本發(fā)明通過表征合金的室溫斷裂韌性、壓縮強度、壓縮極限應變量以及抗蝕性能，并進行正交實驗設計，優(yōu)化得到的Ti?5.5Al?4.0Zr?1.0Sn?0.3Mo?1.0Nb鈦合金是一種新型近α型鈦合金，兼具優(yōu)異的室溫斷裂韌性，較高的室溫壓縮強度、壓縮極限應變量以及良好的抗蝕性能，有望應用于海洋工程裝備，具有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種鈦合金及其制備方法，具體涉及一種Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb高強耐蝕鈦合金及其制備方法。

背景技術

我國是一個經(jīng)濟大國，對能源的需求量大。據(jù)《世界能源展望2030》預測分析，中國將是未來石油消費增長的最大用戶。到2030年，中國的石油消費量將增長800萬桶/日，達到1750萬桶/日，超過美國而成為世界上最大的石油消費國。因此，如何解決這樣巨大的供需矛盾是我國經(jīng)濟發(fā)展面臨的重要問題。我國是一個海洋大國，海洋面積為陸地面積的1/3，陸地海岸線長度為18000多千米，享有主權和管轄權的海域面積接近300萬平方千米。我國南海有十分豐富的油氣資源，石油地質儲量約為230～300億噸，占我國油氣資源的三分之一。因此，海洋油氣開發(fā)已經(jīng)成為我國能源戰(zhàn)略的重點領域。為此，發(fā)展先進的海洋工程裝備用材料具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

考慮到服役環(huán)境，海洋工程裝備所用材料需要高強度、高韌性、抗腐蝕等特點。鈦及鈦合金具有密度低、比強度高、耐蝕性強等特點，尤其對海洋大氣環(huán)境侵蝕的免疫能力非常出色，是一種優(yōu)質的輕型結構材料，被稱為“海洋金屬”，是重要的戰(zhàn)略金屬材料。然而，隨著海洋工程的快速發(fā)展及應用工況的日益嚴苛，對海洋用鈦合金的性能提出了更高的要求，特別是強調其具有更優(yōu)異的強度及耐海水(或耐復雜介質)腐蝕性能，因此迫切需要發(fā)展新型的高強耐腐蝕鈦合金，這項工作具有重大的科研價值和經(jīng)濟效益，同時對建設海洋強國也具有極其重要的影響。

CN102839297A公開了一種高溫鈦合金及其制備方法，該鈦合金為Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb鈦合金體系，按質量百分比由Al：5.5％～7％、Sn：2％～4％、Zr：8％～11％、Mo：0.4％～1.2％、Nb：0.4％～1.5％、W：0.5％～1.5％、Si：0.15％～0.3％和余量的Ti制成，其發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有方法制備的高溫鈦合金在700℃的短時高溫工作條件下抗拉強度及延伸率差的問題，并沒有探究該合金體系的海洋工程應用潛力，即沒有研究該合金體系的常溫力學性能與腐蝕性能。

CN104018027A公開了一種新型耐熱鈦合金及其加工制造方法和應用，所述合金的成分按質量百分比為Al：5.4％～6.3％；Sn:3.0％～5.0％；Zr：2.5％～6.4％；Mo：0.0～0.96％；Si：0.25％～0.5％，Nb：0.2％～0.5％；Ta：0.3％～3.4％；W：0.2％～1.6％；C：0.0～0.07％；O≤0.17％；Fe≤0.03％，余量為Ti和不可避免的雜質元素，其主要也是側重于材料的高溫應用，并沒有關注合金的常溫力學性能與腐蝕性能。

CN107058801A公開了一種適用于560～650℃的鑄造鈦合金，該合金成分包括Ti、Al、Sn、Zr、Mo、Nb、Si、Ta和/或C，余量為雜質，但該合金的設計也是為了滿足高溫應用。

總之，Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb鈦合金體系目前主要應用于高溫領域，關于該合金體系在海洋工程方面的應用鮮有報道，因此，本發(fā)明的目的旨在綜合衡量該合金體系的常溫力學性能與腐蝕性能，以期實現(xiàn)其在海洋工程方面的應用。

發(fā)明內容