專利名稱：一種低成本的β型鈦合金及制備方法
技術領域：
一種低成本的β型鈦合金，涉及一種采用廉價元素制備的β型鈦合金及其制備方法。
背景技術：
鈦合金因具有高強度和高韌性而作為航空、航天、賽車等的結構件應用。但是由于鈦合金原材料昂貴，熔煉、加工困難，致使生產成本高，通常為鋼的8-10倍，大大限制了鈦合金的應用。粉末冶金是一種近凈成型技術，原材料利用率高，工藝成本較低。但是由于鈦的活性高，粉末冶金氧含量高，而且鈦粉表面一層致密氧化膜阻礙其燒結致密化，使粉末冶金鈦合金的發(fā)展受到了阻力。為了得到高密度、高性能鈦合金，早期大都采用熱等靜壓、粉末注射成型等技術，但受其制備工藝及設備的限制，生產效率低、成本高。
近年來，國內外針對降低鈦合金的生產成本展開了許多研究，其重點多放在合金燒結致密化的研究上，采用廉價金屬元素Fe、Mo代替昂貴的V，加入稀土元素奪取合金原始粉末中的氧，通過燒結溫度及速度的控制，使得鈦合的一次燒結密度達到97％以上，且生產成本得到降低。對低成本、高密度、高性能鈦合金的研究仍在進行中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種室溫力學性能良好的成本低的β型鈦合金及制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
一種低成本的β型鈦合金，其特征在于其合金的重量百分比組成為Fe1％-1.5％，Mo1％-2.25％，Al0.3％-6％，Nd1.2％-2％，余量為Ti和不可避免的雜質。
本發(fā)明的一種成本低的β型鈦合金，是在研究了Ti-Fe、Ti-Mo、Ti-Al等二元合金的燒結特性后，選用Fe、Mo替代了價格昂貴的V等元素，通過添加稀土元素，促進致密化過程，凈化鈦粉表面，形成稀土氧化物增強相，選擇用一次真空燒結的方法，最終達到提高合金強度、合金韌性的目的。與熱等靜壓、汾末注射法相比大大降低了成本。
本發(fā)明的合金制備采用了常規(guī)粉末冶金壓制、燒結的工藝，其中稀土元素以含Nd的母合金粉的形式加入，F(xiàn)e、Mo以元素粉或中間合金粉形式加入，所有已知的粉末混合法都可使用。將準備好的粉末經冷等壓成型。經1250℃-1400℃、1-6h真空燒結。檢測其力學性能，室溫拉伸性能為δb750-940MPa，σ0.2660-860MPa，δ512％-25％。
本發(fā)明的合金由于加入了稀土元素，在燒結過程中稀土元素奪取了原始粉末中的氧含量，破壞了鈦表面的氧化膜，促進了合金的致密化過程，并通過降低鈦合金基體的氧含量，提高了粉末鈦合金的塑性。


圖1為本發(fā)明的合金中稀土增強相的形貌圖。
圖2為本發(fā)明的合金中稀土增強相顆粒成份圖。
具體實施例方式
將含稀土元素Nd的母合金粉、Fe、Mo金屬粉或中間合金粉按名義合金配料，把所有已知的粉末混合均勻，采用了常規(guī)粉末冶金壓制、燒結的工藝，將準備好的粉末經冷等壓成型。經1250℃-1400℃、1-6h真空燒結。其合金的重量百分比組成為Fe1％-1.5％，Mo1％-2.25％，Al0.3％-6％，Nd1.2％-2％，余量為Ti和不可避免的雜質。
下面結合實例對本發(fā)明作進一步說明如下。
實施例1采用氧含量為0.3wt％的氫化脫氫鈦粉、氧含量為0.68％r Fe-Mo合金粉及含氧量為0.51wt％的含Nd母合金粉，按名義合金比例配料混合均勻，經過200MPa的壓力等靜壓壓制成粉末冶金圓柱狀標準拉伸試樣(GB/T7963-1987)，在真空度為1×10-3Pa，1250℃燒結得到1#試樣，測試結果見表中1#試樣數(shù)據。
實施例2采用氧含量為0.3wt％的氫化脫氫鈦粉、氧含量為0.68％的FeMo合金粉及含氧量為0.51wt％的含Nd母合金粉，按名義合金比例配料混合均勻，經過200MPa的壓力等靜壓壓制成粉末冶金圓柱狀標準拉伸試樣(GB/T7963-1987)，在真空度為1×10-3Pa，1200℃燒結得到2#試樣，測試結果見表中2#試樣數(shù)據。
實施例3采用氧含量為0.3wt％的氫化脫氫鈦粉、氧含量為0.68％的FeMo合金粉及含氧量為0.51wt％的含Nd母合金粉，按名義合金比例配料混合均勻，經過200MPa的壓力等靜壓壓制成粉末冶金圓柱狀標準拉伸試樣(GB/T7963-1987)，在真空度為1×10-3Pa，1350℃燒結得到3#試樣，測試結果見表中3#試樣數(shù)據。
實施例4采用氧含量為0.34wt％的氫化脫氫鈦粉、氧含量為0.2％的Mo粉、氧含量為0.3％的Fe粉及含氧量為0.51wt％的含Nd母合金粉，按名義合金比例配料混合均勻，經過250MPa的壓力等靜壓壓制成粉末冶金圓柱狀標準拉伸試樣(GB/T7963-1987)，在真空度為1×10-3Pa，1370℃燒結得到5#試樣，測試結果見表中5#試樣數(shù)據。
合金試樣成分及測試結果

權利要求
1.一種成本低的β型鈦合金，其特征在于其合金的重量百分比組成為Fe1％-1.5％，Mo1％-2.25％，Al0.3％-6％，Nd1.2％-2％，余量為Ti和不可避免的雜質。
2.根據權利要求職所述的一種成本低的β型鈦合金的制備方法，包括將含稀土元素Nd的母合金粉，F(xiàn)e、Mo金屬粉或中間合金粉與鈦粉按名義合金成份配料，混均的粉末經冷等壓成型，其特征在于合金制備是在1250℃-1400℃下、真空燒結1-6h制備的。
全文摘要
一種成本低的β型鈦合金，涉及一種采用廉價元素制備的β型鈦合金及其制備方法。其合金的重量百分比組成為Fe1％－1.5％，Mo1％－2.25％，Al0.3％－6％，Nd1.2％－2％，余量為Ti和不可避免的雜質。其制備方法是將含稀土元素Nd的母合金粉，F(xiàn)e、Mo金屬粉或中間合金粉與鈦粉按名義合金成分配料，混均的粉末經冷等壓成型，在1250℃－1400℃下、真空燒結1－6h而成的。檢測其力學性能，室溫拉伸性能為σ
文檔編號C22C14/00GK1587428SQ20041006259
公開日2005年3月2日 申請日期2004年7月5日 優(yōu)先權日2004年7月5日
發(fā)明者湯慧萍, 劉海彥, 黃原平 申請人:西北有色金屬研究院