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

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011627352.1
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112813303B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張利軍;劉娣;周中波;吳天棟;張晨輝;劉小花;薛祥義
• 申請（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: C22C14/00
• 分類號: 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。