一種復合耐熱鈦合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明，具體涉及一種高性能金屬結(jié)構(gòu)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復合耐熱鈦合金，還涉及該材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦是最重要的結(jié)構(gòu)金屬之一。從在地殼中的量來說，鈦的儲量非常豐富，在結(jié)構(gòu)金屬中僅次于鋁、鐵、鎂，位列第四位。在性能方面，鈦具有密度小、比強度高、耐腐蝕性好以及卓越的高溫和低溫等特性，因而被廣泛用于航空航天工業(yè)、兵器工業(yè)、核工業(yè)、石油化工、冶金工業(yè)、機械工業(yè)艦船工業(yè)及海洋開發(fā)、以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。特別地，鈦及其合金是制造超音速飛機以及航天飛機和宇宙飛船的機翼骨架、蒙皮、機身板、機身骨架、發(fā)動機艙起落架等構(gòu)件的理想材料。與鋼和鋁相比，鈦合金在高溫下仍具有良好的韌性和強度。因此，隨著飛行速度的加快和部件工作溫度的提高，鈦和鈦合金在航空航天工業(yè)中的用量越來越大。
[0003]目前先進航空發(fā)電機要求鈦合金的使用溫度達到600°C，兒常規(guī)鈦合金的極限溫度就是600°C，在此溫度下，鈦合金的某些性能急劇惡化，尤其是抗蠕變性能和熱穩(wěn)定性能無法達到使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種穩(wěn)定性好的復合耐熱鈦合金。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種復合耐熱鈦合金，該復合耐熱鈦合金由以下重量百分比的成分組成:鋁4.2-8.5wt%、錫1.5-4.8wt%、鋯2.5-6.8wt%、鎢
0.8-2.8wt%、硅 0.1-0.4wt%、鈮 0.5-2.0wt%、釩 2.0-4.0wt%、硼 4.2-8.5wt%、鑭 0.2-0.8wt%、鉭 1.5-2.5wt%、釔 0.5-1.5wt%、余量為鈦。
[0006]進一步地，該復合耐熱鈦合金由以下重量百分比的成分組成:鋁5.2-6.8wt%、錫
2.6-3.6wt%、鋯 3.8-4.2wt%、鎢 1.2-2.2wt%、硅 0.2-0.3wt%、鈮 1.2-1.6wt%、釩 2.8-3.2wt%、硼 5.6-6.4wt%、鑭 0.4-0.6wt%、鉭 1.8-2.2wt%、釔 0.7-1.2wt%，余量為鈦。
[0007]進一步地，該復合耐熱鈦合金由以下重量百分比的成分組成:鋁6.2wt%、錫
3.lwt%、錯 3.9wt%、媽 1.8wt%、娃 0.26wt%、銀 1.4wt%、.凡 2.9wt%、硼 5.8wt%、鑭 0.5wt%、組
2.0wt%、?乙 0.9wt%、余量為鈦。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種復合耐熱鈦合金的制備方法，包括如下步驟:
Cl)按照上述比例選取各成分，在1700-1740°C條件下熔化成鈦合金液；
(2)在真空爐中進行燒結(jié)，真空度為_30Kpa，燒結(jié)溫度為1248-1298°C，燒結(jié)時間為2-5h ；
(3)在鈦合金相變點溫度以上20-50°C對步驟(2)得到的產(chǎn)物在等溫鍛造設備上進行第一火次的高溫等溫鍛造，鍛造過程中恒定應變速率控制為10 2-10 3S \鍛造總變形大于50% ;然后進行第二火次的高溫等溫鍛造，鍛造過程中恒定應變速率控制為10 2-10 3S \鍛造總變形大于10%;
(4)熱處理:1020-1040 °C 處理 1.5_3h，保溫 0.25-0.5h，爐冷至 920-940 °C，保溫0.25-0.5h，空冷 910-9300C，保溫 0.25-0.5h，爐冷至 720-740°C，保溫 0.25-0.5h，空冷。
[0009]進一步地，所述步驟(3)中高溫等溫鍛造的始鍛溫度為1260 °C，終鍛溫度為1120。。。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的鈦合金具有良好的綜合性能，尤其是抗蠕變性能和熱穩(wěn)定性優(yōu)異，抗蠕變性能和熱穩(wěn)定性形成良好的匹配，可以在600°C甚至在700°C條件下長期使用。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
一種復合耐熱鈦合金，由以下重量百分比的成分組成:招4.2wt%、錫1.5wt%、錯
2.5wt%、媽 0.8wt%、石圭 0.lwt%、銀 0.5wt%、?凡 2.0wt%、硼 4.2wt%、鑭 0.2wt%、組 1.5wt%、?乙0.5wt%、余量為鈦。
[0012]制備方法:
(O按照上述比例選取各成分，在1700°C條件下熔化成鈦合金液；
(2)在真空爐中進行燒結(jié)，真空度為_30Kpa，燒結(jié)溫度為1248°C，燒結(jié)時間為2h;
(3)在鈦合金相變點溫度以上20°C對步驟(2)得到的產(chǎn)物在等溫鍛造設備上進行第一火次的高溫等溫鍛造，鍛造過程中恒定應變速率控制為10 2S \鍛造總變形大于50% ;然后進行第二火次的高溫等溫鍛造，鍛造過程中恒定應變速率控制為10 2S \鍛造總變形大于10% ；
(4)熱處理:1020°C處理1.5h，保溫0.25h，爐冷至920°C，保溫0.25h，空冷910°C，保溫
0.25h，爐冷至720°C，保溫0.25h，空冷。
[0013]其中，步驟(3)中高溫等溫鍛造的始鍛溫度為1260°C，終鍛溫度為1120°C。
[0014]所制備的合金棒材性能如下:
室溫拉伸性能Rm彡745MPa，A5 ^ 8%, Z ^ 19% ；
高溫蠕變性能600°C /160MPa/100h條件下殘余變形彡0.26% ；
熱穩(wěn)定 600°C /10h 熱暴露后，Rm 彡 715MPa，A5 ^ 3%, Z ^ 6% ；
室溫疲勞性能R=-Lo ^ 420Mpa。
[0015]實施例2
一種復合耐熱鈦合金，由以下重量百分比的成分組成:招8.5wt%、錫4.8wt%、錯
6.8wt%、媽 2.8wt%、石圭 0.4wt%、銀 2.0wt%、?凡 4.0wt%、硼 8.5wt%、鑭 0.8wt%、組 2.5wt%、?乙
1.5wt%、余量為鈦。
[0016]制備方法:
(O按照上述比例選取各成分，在1740°c條件下熔化成鈦合金液；
(2)在真空爐中進行燒結(jié)，真空度為_30Kpa，燒結(jié)溫度為1298°C，燒結(jié)時間為5h;
(3)在鈦合金相變點溫度以上50°C對步驟(2)得到的產(chǎn)物在等溫鍛造設備上進行第一火次的高溫等溫鍛造，鍛造過程中恒定應變速率控制為10 3S \鍛造總變形大于50% ;然后進行第二火次的高溫等溫鍛造，鍛造過程中恒定應變速率控制為10 3S \鍛造總變形大于 10% ；
(4)熱處理:1040°C處理1.5-3h，保溫0.5h，爐冷至940°C，保溫0.5h，空冷930°C，保溫0.5h，爐冷至740 °C，保溫0.5h，空冷。
[0017]其中，步驟(3)中高溫等溫鍛造的始鍛溫度為1260°C，終鍛溫度為1120°C。
[0018]所制備的合金棒材性能如下:
室溫拉伸性能 Rm 彡 745MPa，A5 ^ 7.5%, Z ^ 19% ；
高溫蠕變性能600°C /160MPa/100h條件下殘余變形彡0.25% ；
熱穩(wěn)定 600°C /10h 熱暴露后，Rm 彡 705M