專利名稱：一種低成本高強(qiáng)度鈦合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金，特別是涉及一種低成本高強(qiáng)度鈦合金，它是
一種多元強(qiáng)化的高強(qiáng)度a+(3兩相鈦合金。
背景技術(shù)：
Ti-6A1-4V為代表的a+卩兩相鈦合金可熱處理強(qiáng)化，并且具有較大的 組織可變性，可以滿足不同的服役條件，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。出于應(yīng) 用領(lǐng)域拓展的需要，進(jìn)一步提高該類合金的強(qiáng)度并降低成本成為其重要的 發(fā)展趨勢。通常情況下，提高金屬材料的強(qiáng)度會帶來材料塑性的損失或成 本的提高。對于a+(3兩相鈦合金，增加合金中的卩穩(wěn)定元素是提高強(qiáng)度的 基本方法。 一方面足夠的卩穩(wěn)定元素可以起到固溶強(qiáng)化的作用，另一方面 可保留較多的亞穩(wěn)P相以便在時效時分解從而提高析出強(qiáng)化效果。考慮成 本因素，共析型的卩穩(wěn)定元素Cr、 Fe比同晶型的卩穩(wěn)定元素Mo、 V、 Nb 更有優(yōu)勢，而且其(3穩(wěn)定作用也更強(qiáng)，但是該類元素與鈦及添加Al的鈦 形成的二元或三元系中，存在共析轉(zhuǎn)變，在含量高時有可能生成化合物相， 引起脆性。因此在使用共析型元素時， 一般應(yīng)搭配同晶型P穩(wěn)定元素，這 樣可以降低脆性相析出的可能性。至于合金元素種類的選擇及加入量和加 入方式則需要根據(jù)性能、成本及加工性的匹配來決定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一 種生產(chǎn)成本低，并且在保證合金高強(qiáng)度的情況下仍具有較高塑性的低成本 高強(qiáng)度鈦合金。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是 一種低成本高強(qiáng)度 鈦合金，其特征在于該合金成份的重量百分比組成為Al: 4%-6%， V: 1.9%-2.9%, Cr: 1%-3%， Fe: 1%-3%,余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)；所述
高強(qiáng)度指合金經(jīng)簡單退火或強(qiáng)化熱處理后的抗拉強(qiáng)度^1000MPa。
本發(fā)明的合金是釆用Al-V或Fe-V中間合金、電解鉻、純鈥或鈥合金 (含V、 Fe、 Al—種或幾種元素)車屑、工業(yè)鐵和海綿鈦按設(shè)計成份混合
壓制電極，用常規(guī)真空自耗電弧爐二次熔煉鑄成合金錠。
合金錠在100(TC-115(TC溫度下開坯鍛造，成品加工溫度控制在
750。C-卯0。C。合金成品經(jīng)70(TC-800。C/退火或720°C-860°C/固溶+
50(TC-60(TC/時效處理后使用。
與Ti-6A1-4V合金及現(xiàn)有高強(qiáng)度鈦合金相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
該合金在保證高強(qiáng)度的情況下具有較高的塑性，成本低于Ti-6A1-4V，合
金的熱加工性良好，易于生產(chǎn)，適用了各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ统杀靖邚?qiáng)度鈦合金
的要求。
下面通過實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的方法作進(jìn) 一 步說明。
本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)度鈥合金，釆用Al-V或Fe-V中間合金、電解 鉻、純鈦或鈦合金(含V、 Fe、 Al—種或幾種元素)車屑、工業(yè)鐵和海綿 鈦按設(shè)計成份混合壓制電極，用常規(guī)真空自耗電弧爐二次熔煉鑄成合金 錠。其合金成份的重量百分比組成為Al:4%-6%， V:1.9%-2.9%， Cr:l%-3%, Fe:l%-3%，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明合金錠在IOO(TC-1150°C 溫度下開坯鍛造，成品加工溫度控制在750°C-900°C。合金成品經(jīng) 700。C-800。C/退火或720。C-860。C/淬火+ 500。C-600。C/時效處理后使用。合 金熱處理后的拉伸性能為抗拉強(qiáng)度Ob)為1000MPa-1358MPa,屈服強(qiáng)度 (co.2)為930MPa-1270MPa,延伸率(55)為9%-18 % ，斷面收縮率O)為20% -50% 。
實(shí)施例1:
合金的成份為Ti-5.8Al-2.5V-2.2Cr-1.5Fe,即按重量百分比計為Al: 5.8%,V:2.5%, Cr: 2.2%, Fe: 1.5%,余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。
原料配比按重量百分比計為純鈥車屑20%、 A1-85V中間合金2.9%、 電解鉻2.2%、工業(yè)鐵1.5%、鋁豆5.4%、 1級海綿鈥68%。
(1) 合金錠在1150。C溫度下開坯鍛造，成品軋制溫度控制在卯0。C, 合金板材經(jīng)86(TC/空冷+ 500。C/空冷處理，合金成品板材的機(jī)械性能為 cTb: 1220MPa， cj0.2: 1150MPa， S: 10%, \)/: 40%。
(2) 合金錠在115(TC溫度下開坯鍛造，成品軋制溫度控制在850°C, 合金板材經(jīng)860。C/水冷+ 53(TC/空冷處理，合金成品板材的機(jī)械性能為 (tb: 1300MPa, cj0.2: 1250MPa, 5: 9%， \|/: 20%。
實(shí)施例2:
合金的成份為Ti-5.0A1—2.9V-2.0Cr-2.0Fe，即按重量百分比計為Al: 5.0%,V:2.9%, Cr:2.0%, Fe: 2.0%,余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。
原料配比按重量百分比計為Ti-6A1-4V合金車屑10%、 Fe-80V中間 合金3.1%、電解鉻2.0%、工業(yè)鐵1.4%、鋁豆4.4%、 2級海綿鈥79%。
(1) 合金錠在IIO(TC溫度下開坯鍛造，成品棒材軋制溫度控制在 850°C,合金棒材經(jīng)80(TC/空冷+520。C/空冷處理，合金成品棒材的機(jī)械牲 能為ob: 1340MPa, cj。.2: 1250MPa, S: 9%， \(/: 25%。
(2) 合金錠在IIO(TC溫度下開坯鍛造，成品絲材加工溫度控制在 800°C，合金絲材經(jīng)75(TC/空冷+ 520。C/空冷處理，合金成品絲材的機(jī)械 性能為ob: 1230MPa, o。.2: 1170MPa， S: 13%, \|/: 30%。
實(shí)施例3:
合金的成份為Ti-5.5Al-2.5V-1.2Cr-2.8Fe，即按重量百分比計為Al: 5.5%，V:2.5%， Cr: 1.2%, Fe: 1.3%,余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。
原料配比按重量百分比計為Ti-6A1-4V合金車屑20%、 A1-85V中間 合金2%、電解鉻1.2%、工業(yè)鐵2.8%、鉬豆4%、 1級海綿鈥70%
(1)合金錠在IIO(TC溫度下開坯鍛造，成品軋制溫度控制在84(TC， 合金成品棒材經(jīng)750。C/空冷+ 550。C/空冷處理，合金成品棒的機(jī)械性能 為cjb: 1200MPa， cj0.2: 1150MPa, 5: 13%, \|/: 40%。
(2)合金錠在110(TC溫度下開坯鍛造，成品軋制溫度控制在850°C, 合金板材經(jīng)75(TC/空冷處理，合金成品棒材的機(jī)械性能為<jb: 1070MPa, (To.2: 1040MPa, & 18%, \)/: 50%。 實(shí)施例4:
合金的成份為Ti-4.5Al-1.9V-2.8Cr-1.5Fe，即按重量百分比計為Al: 4.5%,V:1.9%， Cr:2.8%， Fe: 1.5%,余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。
原料配比按重量百分比計為Ti-10V-2Fe-3Al合金車屑19%、電解鉻 2.8%、工業(yè)鐵1.1%、鉬豆3.9%、 1級海綿鈥73%。
(1) 合金錠在105(TC溫度下開坯鍛造，成品棒材軋制溫度控制在 85CTC,合金棒材經(jīng)800。C/空冷+58(TC/空冷處理，合金成品棒的機(jī)械性能 為c7b: 1180MPa, cj02: 1120MPa， 5: 10%， \|/: 20%。
(2) 合金錠在105(TC溫度下開坯鍛造，成品加工溫度控制在800°C, 合金成品棒材經(jīng)720。C/水冷+ 52(TC/空冷處理，合金成品棒的機(jī)械性能 為db: 1240MPa， cj0.2: 1170MPa， S: 14%, \|/: 30%。
實(shí)施例5:
合金的成份為Ti畫4.2Al—2.9V-2.0Cr畫1.2Fe,即Al: 4.2%, V: 2.9%, Cr:2.0%， Fe: 1.2%,余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。
原料配比按重量百分比計為Fe-80V中間合金3.6%、電解鉻2.0%、 工業(yè)鐵0.5%、鋁豆4.2%、 2級海綿鈥89.7%。
(1) 合金錠在IIO(TC溫度下開坯鍛造，成品棒材軋制溫度控制在 800°C，合金成品經(jīng)80(TC/空冷+60(TC/空冷處理，合金成品棒材的機(jī)械性 能為(Jb: 1140MPa， cj02: llOOMPa， S: 9.5%, vj/: 24%。
(2) 合金錠在IIO(TC溫度下開坯鍛造，成品絲材加工溫度控制在 750°C，合金絲材經(jīng)72(TC/空冷處理，合金成品絲材的機(jī)械性能為(Tb: 1090MPa， (Jo.2: 1060MPa, S: 14%, \)/: 30%。
權(quán)利要求
1.一種低成本高強(qiáng)度鈦合金，其特征在于該合金成份的重量百分比組成為Al4％-6％，V1.9％-2.9％，Cr1％-3％，F(xiàn)e1％-3％，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)；所述高強(qiáng)度指合金經(jīng)簡單退火或強(qiáng)化熱處理后的抗拉強(qiáng)度≥1000MPa。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低成本高強(qiáng)度鈦合金，該合金是采用Al-V或Fe-V中間合金、電解鉻、純鈦或鈦合金車屑、工業(yè)鐵和海綿鈦按設(shè)計成份混合壓制電極，用常規(guī)真空自耗電弧爐二次熔煉鑄成合金錠；該合金成份的重量百分比組成為Al4％-6％，V1.9％-2.9％，Cr1％-3％，F(xiàn)e1％-3％，余量為Ti和不可避免的雜質(zhì)。與Ti-6Al-4V合金及現(xiàn)有高強(qiáng)度鈦合金相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)該合金在保證高強(qiáng)度的情況下具有較高的塑性，成本低于Ti-6Al-4V，合金的熱加工性良好，易于生產(chǎn)，適用了各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ统杀靖邚?qiáng)度鈦合金的要求。
文檔編號C22C14/00GK101348876SQ20081015089
公開日2009年1月21日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者偉 周, 戚運(yùn)蓮, 毛小南, 權(quán) 洪, 鵬 葛, 趙永慶 申請人:西北有色金屬研究院