[發明專利]一種原位自生TiB增強β鈦合金復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110270006.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113046591B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 周琳;劉運璽;付明杰;陳瑋;王富鑫
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/02;C22C14/00;C22C32/00;C22F1/18
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1.一種原位自生TiB增強β鈦合金復合材料，其特征在于，包括TiB和β鈦合金，其中，所述TiB的體積占比為1~ 2.5%，所述β鈦合金為Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr；

利用真空自耗電弧熔煉方法制備原位自生TiB增強β鈦合金Ti-55531復合材料鑄錠；結合金相法獲取所述鈦基復合材料鑄錠的相轉變點T_α＋β/β，以1050~ 1150℃的第一設定溫度對其進行多道次墩拔近等溫熱塑性變形開坯；結合金相法獲取所述鈦基復合材料鑄錠的相轉變點T_α＋β/β；以T_α＋β/β-(10~30)℃的第二設定溫度對開坯鍛造坯料進行多道次墩拔近等溫熱塑性變形改鍛；以T_α＋β/β-(20~50)℃的第三設定溫度對改鍛坯料進行多道次熱連軋，獲得鈦基復材坯料；在T_α＋β/β-（15~45）℃的溫度下進行45分鐘保溫并空冷至室溫，對所述鈦基復材坯料進行固溶熱處理；在580~ 620℃的溫度下進行8小時保溫并空冷至室溫，對固溶態鍛坯進行時效熱處理，獲得TiB增強β鈦合金復合材料；

所述復合材料的室溫抗拉強度R_m≥1400MPa、室溫屈服強度R_p0.2≥1350MPa、彈性模量E≥110GPa、斷后延伸率A≥9%。

2.根據權利要求1所述的一種原位自生TiB增強β鈦合金復合材料，其特征在于，所述TiB的體積占比為2%。

3.一種如權利要求1或2所述的原位自生TiB增強β鈦合金復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

利用真空自耗電弧熔煉方法制備原位自生TiB增強β鈦合金Ti-55531復合材料鑄錠；

結合金相法獲取所述鈦基復合材料鑄錠的相轉變點T_α＋β/β，以1050~ 1150℃的第一設定溫度對其進行多道次墩拔近等溫熱塑性變形開坯；

以T_α＋β/β-(10~30)℃的第二設定溫度對開坯鍛造坯料進行多道次墩拔近等溫熱塑性變形改鍛；

以T_α＋β/β-(20~50)℃的第三設定溫度對改鍛坯料進行多道次熱連軋，獲得鈦基復材坯料；

依據第一設定條件對所述鈦基復材坯料進行固溶熱處理，然后依據第二設定條件對固溶態鍛坯進行時效熱處理，獲得TiB增強β鈦合金復合材料；

所述第一設定條件為在T_α＋β/β-（15~45）℃的溫度下進行45分鐘保溫并空冷至室溫；

所述第二設定條件為在580~ 620℃的溫度下進行8小時保溫并空冷至室溫。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述結合金相法獲取所述鈦基復合材料鑄錠的相轉變點T_α＋β/β，以第一設定溫度對其進行多道次墩拔近等溫熱塑性變形開坯，具體為：

在1100℃溫度對其進行三道次墩拔近等溫熱塑性變形開坯，且等溫鍛造爐膛溫度保持為850℃，使得鑄錠在各道次墩拔變形過程的變形量為80%以上且不發生開裂。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述以第二設定溫度對開坯鍛造坯料進行多道次墩拔近等溫熱塑性變形改鍛，具體為：

在T_α＋β/β-(10~30)℃溫度范圍內對開坯鍛造坯料進行兩道次墩拔近等溫熱塑性變形改鍛，且等溫鍛造爐膛溫度保持為780~810℃，使其在各道次墩拔變形過程的變形量為80%以上且不發生開裂。