專利名稱：一種具有良好冷熱成形性的α+β型鈦合金的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于合金技術(shù)領域，涉及一種具有良好冷熱成形性的α+β型鈦合金。
背景技術(shù)：
鈦及鈦合金因具有高比強度、耐蝕性好等優(yōu)點而被廣泛應用于航空、航天、兵器、 汽車等工業(yè)領域。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國內(nèi)外已經(jīng)研制出了數(shù)十種牌號的鈦合金，雖然種類繁多，但在技術(shù)成熟度和綜合性能等因素影響下，只有少數(shù)幾個合金成分得到了大范圍應用，其中TC4(Ti-6Al-4V)合金是用途最廣泛的鈦合金。在航空、汽車、能源、艦船、化工、醫(yī)療器械及體育用品等所有鈦合金應用領域中，TC4合金的比重占到50%以上，而在航空領域這個數(shù)字更是超過了 70%。TC4合金只適合熱加工成形，不能進行冷成形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種力學性能與TC4合金相當，而同時具有良好冷熱成形性的α+β型鈦合金。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種具有良好冷熱成形性的α +β型鈦合金，其特征在于 該合金成分的重量百分比組成為=Al 2. 8%~ 3. 7%;V 2. 5%~ 3. 5%;Μο :1· 5%~ 2. 4%； &:1.5% 3.8% ；Fe:1.3% 1.6% ；余量為Ti ；其中，雜質(zhì)元素總量彡0. 3%，且間隙雜質(zhì)元素 C 彡 0. 04% ；0 彡 0. 12% ；N 彡 0. 03% ；H 彡 0. 015%。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明α +β型鈦合金不僅在力學性能方面與TC4合金相當，而且具有良好的冷熱成形性，可以用于制造許多無法用TC4合金制造的復雜零部件。此外，具有良好冷成形性有利于降低合金的生產(chǎn)成本，用它替代或部分替代TC4合金在工業(yè)領域的應用，不僅能創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，而且能擴大和促進鈦合金在各工業(yè)領域的應用范圍和規(guī)模。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做進一步詳細說明，一種具有良好冷熱成形性的α+β型鈦合金， 其特征在于該合金成分的重量百分比組成為A1 :2. 8% 3. 7% ;V :2. 5% 3. 5% ；Mo 1. 5% 2. 4% ;Zr :1. 5% 3. 8% ;Fe :1. 3% 1. 6% ；余量為Ti ；其中，雜質(zhì)元素總量彡0. 3%，且間隙雜質(zhì)元素C彡0. 04% ；0彡0. 12% ；N彡0. 03% ；H彡0. 015%。根據(jù)上面所述的具有良好冷熱成形性的α +β型鈦合金，其特征在于該合金的鋁當量[Al] 4. 2，[Al] 3的計算公式為[Al] Al+% Zr/6 ；式中，％表示各元素的重量百分比。本發(fā)明鈦合金的制備過程是按照上述成分范圍及鋁當量的要求配比鈦合金，原材料可以選用純Al、A1-V中間合金、Al-Mo中間合金、V-Fe中間合金、Ti-Fe中間合金、Ti-Mo 中間合金、海綿鋯、海綿鈦等。按配比成分混料后壓制成電極，在真空自耗電弧爐中熔煉兩次或三次獲得合金鑄錠。鑄錠扒皮、切去冒口和尾端后，經(jīng)過開坯鍛造、中間多火次變形、最終鍛造或軋制成棒材、厚板、薄板、管材、鍛件等本發(fā)明鈦合金的各類半成品，經(jīng)過合適熱處理后的這些合金半成品可以用于制造工程零部件。開坯鍛造加熱溫度為1050°C 1150°C， 反復墩拔的加熱溫度為合金β轉(zhuǎn)變溫度以下40°C 100°CjPTe-4(rC 100°C;最終成形在室溫或！^-401 150°C下進行。實施例1 按名義成分Ti-3. 5A1-3V-2MO-1. 5Zr-l. 3Fe(重量百分比，％ )配制合金料，原材料使用Al-65% V中間合金、Ti-32% Mo中間合金、V_50% Fe中間合金、0級海綿鈦、火器海綿鋯和純Al?；炝虾髩褐瞥呻姌O，用真空自耗電弧爐熔煉三次獲得合金鑄錠。合金的[Al] a= 3. 75，符合本發(fā)明對合金的鋁當量要求。鑄錠扒皮、切去冒口和尾端后，在1150°C開坯鍛造，并在Τβ -40°c 100°c下進行多火次墩拔以細化組織，最后在Τβ -100°c下熱軋成厚度為IOmm的板材，經(jīng)Τβ -100°c /lh/AC真空退火熱處理后獲得板材軋向的力學性能實測值為屈服強度965MPa，斷裂強度1033Mpa，延伸率11%。該合金退火板材的超塑成形溫度比 TC4合金的低約150°C，顯示了良好的熱成形能力。實施例2:按名義成分Ti-3. 2A1-3V-1. 5Μο_1· 5Zr-l. 4Fe(重量百分比，% )配制合金料，原材料使用Al-75% V中間合金、Al-55% Mo中間合金、V_50% Fe中間合金、0級海綿鈦、火器海綿鋯和純Al?；炝虾髩褐瞥呻姌O，用真空自耗電弧爐熔煉三次獲得合金鑄錠。合金的 [Al] a= 3. 45，符合本發(fā)明對合金的鋁當量要求。鑄錠扒皮、切去冒口和尾端后，在1150°C 開坯鍛造，并在％-401 100°C下進行多火次墩拔以細化組織，在Te-100°C下熱軋成厚度為12mm的板材，隨后在室溫多道次軋制成1. 5mm 3. Omm的薄板，經(jīng)Te-100°C /lh/AC真空退火熱處理后獲得薄板軋向的力學性能實測值為屈服強度897MPa，斷裂強度960Mpa， 延伸率13%。實施例3 實施例16的合金名義成分參見表1。表1實施例3 實施例16的合金名義成分
權(quán)利要求
1.一種具有良好冷熱成形性的α+β型鈦合金，其特征在于該合金成分的重量百分比組成為:A1 2. 8%~ 3. 7% ；V 2. 5%~ 3. 5% ；Mo 1. 5%~ 2. 4% ；Zr 1. 5%~ 3. 8% ； Fe :1. 3% 1.6% ；余量為Ti ；其中，雜質(zhì)元素總量彡0. 3%，且間隙雜質(zhì)元素C < 0. 04% ； 0 彡 0. 12% ；N 彡 0. 03% ；H 彡 0. 015%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有良好冷熱成形性的α+β型鈦合金，其特征在于該合金的鋁當量[Al] 4. 2，[Al] s的計算公式為[Al] a=% Al+% Zr/6 ；式中，％表示各元素的重量百分比。
全文摘要
本發(fā)明屬于合金技術(shù)領域，涉及一種具有良好冷熱成形性的α+β型鈦合金，其特征在于該合金成分的重量百分比組成為Al2.8％～3.7％；V2.5％～3.5％；Mo1.5％～2.4％；Zr1.5％～3.8％；Fe1.3％～1.6％；余量為Ti；其中，雜質(zhì)元素總量≤0.3％，且間隙雜質(zhì)元素C≤0.04％；O≤0.12％；N≤0.03％；H≤0.015％。本發(fā)明α+β型鈦合金不僅在力學性能方面與TC4合金相當，而且具有良好的冷熱成形性，可以用于制造很多形狀復雜的零部件。
文檔編號C22C14/00GK102181747SQ201110117620
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月6日
發(fā)明者李四清, 李臻熙, 雷力明, 黃旭 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院