[發(fā)明專利]一種具有{332}113孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)的β型Ti-Mo-Nb-Fe合金

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011316711.1
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112593118A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閔小華;戴進(jìn)財;劉田雨;董闖
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/02;C22F1/18;F41H5/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于鈦合金材料領(lǐng)域，提供了一種具有{332}113孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)的Ti?Mo?Nb?Fe合金，其合金成分的質(zhì)量百分比為Mo：6.0～9.0％，Nb：1.0～10.0％，F(xiàn)e：0.5～2.0％，Ti：余量。該合金經(jīng)過900℃固溶處理1小時，水冷，得到了全β單相組織。壓縮變形后，合金中具有大量的{332}113孿晶產(chǎn)生。該合金具有高強塑積和良好的加工硬化能力的特點。該發(fā)明的益處在于發(fā)展了一種具有{332}113孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)的β鈦合金，兼具高的強塑積和良好的加工硬化能力。有望用于裝甲防護(hù)材料領(lǐng)域，滿足地面裝甲的輕量化和提高安全性的需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種具有{332}＜113＞孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)的β型Ti-Mo-Nb-Fe合金，該合金在室溫條件下以準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)變速率(10^-3s^-1)壓縮變形的過程中產(chǎn)生{332}＜113＞孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)，使得合金同時具有高的強塑積和良好的加工硬化能力，有望用于裝甲防護(hù)材料領(lǐng)域，滿足地面裝甲的輕量化和提高安全性的需要。

背景技術(shù)

當(dāng)前，隨著反裝甲威脅的日益增加，防護(hù)裝甲也越來越多，越來越厚，這導(dǎo)致地面裝甲車的重量大幅增加，嚴(yán)重影響到其機(jī)動性和靈活性。鈦合金由于其具有密度低、比強度高和抗沖擊等良好的綜合性能，成為新一代防護(hù)裝甲的優(yōu)選材料，與傳統(tǒng)的裝甲鋼相比，可以使裝甲質(zhì)量減重25～60％。然而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)用鈦合金雖然具有高的強度，但其塑性變形能力較差，這在一定程度上限制了鈦合金在要求強塑性兼?zhèn)涞难b甲防護(hù)材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

在眾多鈦合金中，β鈦合金(bcc結(jié)構(gòu))具有優(yōu)良的時效強化性和塑性變形方式多樣性的特點，展現(xiàn)出較大的力學(xué)性能范圍。其中，β鈦合金的塑性變形方式與β相穩(wěn)定性密切相關(guān)。隨著β相穩(wěn)定性由低到高，依次發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)α”馬氏體相變、{332}＜113＞孿生和位錯滑移。由于馬氏體相變的臨界分切應(yīng)力較低，合金以應(yīng)力誘發(fā)α”馬氏體相變主導(dǎo)塑性變形時，通常具有較低的屈服強度，但具有較好的塑性變形能力，將此稱為相變誘發(fā)塑性(TRIP,transformation-induced plasticity)效應(yīng)；合金以位錯滑移進(jìn)行塑性變形時，顯示出較高的屈服強度，但其塑性變形能力及加工硬化能力較差；而當(dāng)合金以{332}＜113＞孿生主導(dǎo)塑性變形時，合金具有較高的強度，較好的塑性變形能力和加工硬化能力，將此稱為孿生誘發(fā)塑性(TWIP,twinning-induced plasticity)效應(yīng)。此外，TWIP型鈦合金還具有很好的抗沖擊能力。因此，開發(fā)高性能TWIP型鈦合金成為新一代裝甲防護(hù)用鈦合金的發(fā)展方向。

目前普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)鈦合金存在較差的強塑性匹配和有限的加工硬化能力兩大不足，這一定程度上限制了鈦合金在裝甲防護(hù)材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，本發(fā)明希望通過適當(dāng)?shù)某煞衷O(shè)計獲得一種具有{332}＜113＞孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)的高強塑積、良好加工硬化能力的新型β鈦合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)鈦合金較差的強塑性匹配和有限的加工硬化能力的兩大不足，提供了一種具有{332}＜113＞孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)的β鈦合金，該鈦合金具有高的強塑積和良好的加工硬化能力的特點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種具有{332}＜113＞孿生誘發(fā)塑性效應(yīng)的β型Ti-Mo-Nb-Fe合金，其特征在于：所述β鈦合金包括Ti、Mo、Nb、Fe元素，其合金成分的質(zhì)量百分比為Mo：6.0～9.0％，Nb：1.0～10.0％，F(xiàn)e：0.5～2.0％，Ti：余量。

上述合金中優(yōu)選成分的質(zhì)量百分比為Mo：7.62～7.90％，Nb：2.55～9.83％，F(xiàn)e：1.48～1.53％，Ti：余量。