[發(fā)明專利]一種1000MPa強(qiáng)度級(jí)別低成本鈦合金材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011627352.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN112813303B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張利軍;劉娣;周中波;吳天棟;張晨輝;劉小花;薛祥義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安西工大超晶科技發(fā)展有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C14/00
• 分類號(hào): C22C14/00;C22C1/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

一種1000MPa強(qiáng)度級(jí)別低成本鈦合金材料及其制備方法，按照質(zhì)量百分比，將Al：5.0％～7.0％；Fe：2.0％～5.0％；Cr：1.0％～3.0％；O：0.06％～0.30％；Si：0.01％～0.35％；C：≤0.05％；N：≤0.03％；H：≤0.015％；余量為Ti，進(jìn)行混料，并壓制為電極塊；將電極塊組焊為長條狀電極；經(jīng)過二次熔煉，再進(jìn)行開坯鍛造即可。本發(fā)明采用低成本的Fe、Cr元素代替高成本的V、Mo元素作為合金強(qiáng)化劑，可降低合金制造成本10％至30％，制備得到的抗拉強(qiáng)度在1000MPa～1200MPa、延伸率在8％～20％的低成本鈦合金材料，可大范圍推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金材料制造領(lǐng)域，涉及一種1000MPa強(qiáng)度級(jí)別低成本鈦合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鈦合金材料由于其相對(duì)低密度低、比強(qiáng)度高、良好的高溫性能以及優(yōu)異的抗腐蝕性能與抗電磁性能，是理想的航空、航天、艦船、兵器工業(yè)使用的結(jié)構(gòu)用金屬材料。但由于其常常會(huì)加入Mo、V、Zr、Nb等合金元素導(dǎo)致鈦合金材料成本較高，嚴(yán)重制約了其在艦船、兵器、化工、能源等行業(yè)的規(guī)模化推廣應(yīng)用。因此，發(fā)展低成本的鈦合金材料是十分必要。國外在低成本鈦合金材料方面已經(jīng)做了大量研究并進(jìn)行了工程化應(yīng)用。日本通過降低海綿鈦成本、采用廉價(jià)的合金元素降低合金原料成本及采用低成本工藝降低加工成本等，開發(fā)出了一些性價(jià)比較高的鈦合金材料如SP-700等。美國在Timet公司以低廉的Al-Fe中間合金取代較貴的Al-Mo中間合金開發(fā)出了Timetal 62S低成本鈦合金，在同等的性能水平下成本較Ti-6Al-4V降低15％至20％。我國也在這方面做了相關(guān)研究，比如采用FeMo合金制備Ti8LC和Ti12LC低成本鈦合金。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種1000MPa強(qiáng)度級(jí)別低成本鈦合金材料及其制備方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：

一種1000MPa強(qiáng)度級(jí)別低成本鈦合金材料，低成本鈦合金材料的名義成分為Ti-6.5Al-3.5Fe-2Cr-0.15O，按照質(zhì)量百分比，包含以下組分：

Al：5.0％～7.0％；

Fe：2.0％～5.0％；

Cr：1.0％～3.0％；

O：0.06％～0.30％；

Si：0.01％～0.35％；

C：≤0.05％；

N：≤0.03％；

H：≤0.015％；

余量為Ti。

一種1000MPa強(qiáng)度級(jí)別低成本鈦合金材料的制備方法，包括以下步驟：

1)按照質(zhì)量百分比，將Al：5.0％～7.0％；Fe：2.0％～5.0％；Cr：1.0％～3.0％；O：0.06％～0.30％；Si：0.01％～0.35％；C：≤0.05％；N：≤0.03％；H：≤0.015％；余量為Ti，進(jìn)行混料，并壓制為電極塊；

2)將電極塊組焊為長條狀電極；

3)將條狀電極作為自耗電極進(jìn)行熔煉，獲得一次錠；

4)將一次錠倒置并作為自耗電極進(jìn)行二次熔煉獲得二次錠，冷卻后，得到鑄錠；

5)將鑄錠在1000～1200℃加熱后進(jìn)行開坯鍛造，得到1000MPa強(qiáng)度級(jí)別低成本鈦合金材料。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟2)中，采用真空等離子焊、氬氣保護(hù)等離子焊或真空電子束焊，將電極塊組焊為長條狀電極。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟3)與步驟4)中，在真空自耗電弧爐中進(jìn)行。