a。Al在鈦中的極限溶解度為7.5% ;超過極限溶解度后，組織中出現有序相Ti3Al (α 2)，對合金的塑性、韌性及應力腐蝕不利，故鈦合金中一般加Al量不超過7%。Al可以改善鈦的抗氧化性，由于鋁比鈦還輕，能減小合金密度，并顯著提高再結晶溫度，如添加5% Al可使再結晶溫度從純鈦600°C提高到800°C。Al提高鈦固溶體中原子間結合力，從而改善熱強性。在可熱處理β合金中，加入約3%的Al，可防止由亞穩(wěn)定β相分解產生的ω相而引起的脆性。Al還提高氫在α-Ti中的溶解度，減少由氫化物引起氫脆的敏感性。
[0032]Mo和V是β穩(wěn)定元素中應用最多的，它們能固溶強化β相，并顯著降低相變點、增加淬透性，從而增強熱處理強化效果。含Mo或V的鈦合金不發(fā)生共析反應，在高溫下組織穩(wěn)定性好；但單獨加V，合金耐熱性不高，其蠕變抗力只能維持到400°C;Mo提高蠕變抗力的效果比釩高，但密度大；Mo還改善合金的耐蝕性，尤其是提高合金在氯化物溶液中抗縫隙腐蝕能力。
[0033]Cr和Fe屬于β共析型元素，其強化效果很大，穩(wěn)定β相能力強，由于密度比Mo、W等小，故應用較多，是高強亞穩(wěn)定β型鈦合金的主要加入元素。但它與鈦形成慢共析反應，在高溫長期工作時，組織不穩(wěn)定，蠕變抗力低；當同時添加β同晶型元素，特別是Mo時，有抑制共析反應的作用。
[0034]本發(fā)明的特點是根據相圖原理采用鋁鑰釩鉻鐵鈦六元素復合來降低中間合金的熔點，在滿足新型鈦合金(例如??5553合金，??55531合金等)多元素復合強化的同時，顯著降低Mo、V、Cr等高熔點元素在熔煉過程中融化不充分帶來的隱患，提高鑄錠純凈度和成分均勻性，避免高密度夾雜和“ β斑”帶來的質量缺陷。
[0035]下面通過具體舉例再次進行詳細說明:
[0036]實施例1
[0037]以 Al、Mo03、V205、Cr、Fe、CaF2、Ti02 為原材料，按照 150:139:165:62:6.3:30:153份的比例混合均勻，通過招熱反應得到合金鑄錠，經精整、破碎、精選等工序制成0.05?6mm顆粒度的成品。經測得該成品的成份含量為:Ti:21.05%, Al:23.16%，Mo:21.89%，V:21.89%，Cr:10.53%，Fe:1.47%，其余為雜質。將該中間合金與海綿鈦、T12等原料按照產品標準要求的配入點混和后，經過原料攪拌、模具擠壓以及電極塊焊接等步驟制成真空自耗熔煉用的鈦合金電極，通過真空自耗三次熔煉后得到成分為T1-5.2A1-5.2Mo-5.2V-2.5Cr-0.35Fe-0.160的多元素高含量的高強高韌鈦合金，其鍛造、熱處理后的顯微組織如圖3所示，可以看出，等軸α組織均勻細小，沒有發(fā)現高密度夾雜或β斑等冶金缺陷。其力學性能可以達到相關標準要求(見圖5)，適用于高強度航空緊固件制造。
[0038]實施例2
[0039]以 Al、MoO3> V2O5' Cr、Fe、CaF2' T12 為原料，按照 120:131:159:41:6.2:35:102
份的比例混合均勻，通過招熱反應得到合金鑄錠，經精整、破碎、精選等工序制成0.05?6mm顆粒度的成品。經測得該成品的成份含量為=Ti:14.19%，Al:26.49%，Mo:23.18%，V:23.65%，Cr:10.88%，Fe:1.61%，其余為雜質。將該中間合金與海綿鈦、海綿鋯、T12等原料按照產品標準要求的配入點混和后，經過原料攪拌、模具擠壓以及電極塊焊接等步驟制成真空自耗熔煉用的鈦合金電極，通過真空自耗三次熔煉后得到成分為T1-5.3A1-4.9Mo-5.0V-2.3Cr-l.0Zr-0.34Fe_0.110的多元素高含量的高強高韌鈦合金，其鍛造、熱處理后的顯微組織如圖4所示，可以看出，片層狀的α組織均勻細小，沒有發(fā)現高密度夾雜或β斑等冶金缺陷。其力學性能可以達到相關標準要求(見圖5)，適用于有高強度和損傷容限設計要求的航空部件制造。
[0040]實施例3:
[0041]以 Al、MoO3> V2O5' Cr、Fe、CaF2' T12 為原料，按照 160:136:160:45:6:35:151
份的比例混合，通過招熱反應加真空感應法得到合金鑄錠，經精整、破碎、精選等工序制成0.05?6mm顆粒度的成品。經測得該成品的成份為:T1:21.01%, Al:23.11%，Mo:21.85%，V:21.43%，Cr:10.92%，Fe:1.68%，其余為雜質。將該中間合金與海綿鈦、T12等原料按照產品標準要求的配入點混和后，經過原料攪拌、模具擠壓以及電極塊焊接等步驟制成真空自耗熔煉用的鈦合金電極，通過真空自耗三次熔煉后得到成分為T1-5.2A1-5.2Mo-5.1V-2.6Cr-0.8Zr-0.4Fe-0.120的多元素高含量的高強高韌鈦合金，其鍛造、熱處理后的顯微組織如圖5所示，可以看出，網籃狀α組織均勻細小，沒有發(fā)現高密度夾雜或β斑等冶金缺陷。其力學性能可以達到相關標準要求(見圖5)，適用于有高強度和損傷容限設計要求的航空部件制造。
[0042]綜上所述，使用本發(fā)明技術來生產高強高韌鈦合金，不但強度高，塑性好，而且在鑄錠生產過程中可顯著降低Mo、V、Cr等高熔點元素在熔煉過程中融化不充分帶來的隱患，提高鑄錠純凈度和成分均勻性，避免高密度夾雜(圖1)和“β斑”(圖2)帶來的質量缺陷，效果十分顯著。
[0043]本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。
【主權項】
1.一種高強鈦合金制備用六元素中間合金，其特征在于: 其按重量百分比計包含19?27%的Al、20?25%的Mo、20?25%的V、8?16%的Cr、0.8?3%的Fe，余量為Ti。
2.一種高強鈦合金制備用六元素中間合金的制備方法，其特征在于: 以100?230份的Al、125?145份的Mo03、125?175份的V205、0?65份的Cr、0?35份的Fe、15?45份的CaF2和15?165份的T12為原材料，通過采用鋁熱法冶煉為中間合金鑄錠，再經精整、破碎、精選工序制成0.05?6mm顆粒度的成品。
3.如權利要求2所述的高強鈦合金制備用六元素中間合金的制備方法，其特征在于: 所述的鋁熱法冶煉在空氣中進行。
4.如權利要求2所述的高強鈦合金制備用六元素中間合金的制備方法，其特征在于: 所述的鋁熱法冶煉在真空和氦氣保護的環(huán)境中進行。
5.如權利要求2所述的高強鈦合金制備用六元素中間合金的制備方法，其特征在于: 在所述的鋁熱法冶煉后，檢測鋁熱法冶煉所得到的中間合金鑄錠成分，根據燒損比例，配入Al、Cr、Fe、Ti原料后進行真空感應冶煉，再次獲得中間合金鑄錠。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強鈦合金制備用六元素中間合金，其按重量百分比計包含19～27%的Al、20～25%的Mo、20～25%的V、8～16%的Cr、0.8～3%的Fe，余量為Ti。本發(fā)明還公開了一種高強鈦合金制備用六元素中間合金的制備方法。采用本發(fā)明技術來生產高強高韌鈦合金，不但強度高，塑性好，而且在鑄錠生產過程中可顯著降低Mo、V、Cr等高熔點元素在熔煉過程中融化不充分帶來的隱患，提高鑄錠純凈度和成分均勻性，避免高密度夾雜和“β斑”帶來的質量缺陷。
【IPC分類】C22B5-04, C22C1-03, C22C30-00
【公開號】CN104674099
【申請?zhí)枴緾N201310612551
【發(fā)明人】徐鋒, 閔新華, 楊昭
【申請人】寶鋼特鋼有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月26日