专利名称：一种新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y的制作方法
技术领域：
本发明属于铸造钛合金材料技术领域，特别涉及到一种新型铸造钛合金 ZTi 6A1-4V-0. 01Y。
背景技术：
ZTC4钛合金具有较好的综合力学性能，强度较高，可热处理强化，热压力 加工性好，在中等温度下耐热性也比较好，是目前应用最广泛的商业钛合金材 料。目前我国研制和生产的钛合金铸件中90%是这种合金。GB6614-1994《铸造 钛及钛合金牌号及室温力学性能》中ZTC4合金的性能要求为Rp。2》825MPa， R》895MPa， A>6%。ZTC4合金属于a+e两相钛合金，具有较好的综合力学性能，但强度较e钛 合金要低，塑性较纯钛要差。为了扩大钛合金的应用领域，国内外对钛合金材 料的强度和塑性提出了更高的要求，特别是迫切需求一种钛合金材料具有高强 度的同时能具有高塑性。然而，钛合金材料通常情况是添加合金元素提高强度 的同时往往会导致塑性降低，难以达到两者同时提高。发明内容为了解决上述问题，本发明提出一种新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0. OIY， 这种ZTi-6Al-4V-0.01Y较现用ZTC4材料具有更高的强度、更高的延伸率，具 有巨大的应用前景。为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案所述的新型铸造钛合金ZTi-6A1-4V-0.01Y是以海绵Ti、纯A1、纯Y、 A1-V
中间合金组成，按重量百分比构成如下Ti: 88. 60 90. 90%; Al: 5. 5 6. 8%; Y: 0. 005 0. 03%; V: 3. 5 4. 5 %;余为不可避免杂质含量。所述的新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y是将海绵Ti、纯A1、纯Y、 Al-V 中间合金按重量百分比Ti88. 60 90.90%、 A15. 5 6. 8%、 YO. 005 0. 03% 、 V3. 5 4. 5%进行配制经均匀混合后压制成海绵Ti电极，然后将海绵Ti电极在 真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，此时熔炼真空度0-10Pa，弧电压32-36V， 弧电流5000-6000A，而后在真空自耗电极凝壳炉真空度0-5Pa，弧电压30-40V， 弧电流20000-30000A下进行ZTi-6A1-4V-0. 01Y产品浇注。由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性1、 本发明的ZTi-6A1-4V-0.01Y合金为ZTC4的改进材料，较现用ZTC4材 料具有更高的强度、更高的延伸率，GB6614-1994《铸造钛及钛合金牌号及室温 力学性能》中ZTC4合金的性能要求D825MPa， Rm》895MPa， A》6%。2、 本发明的ZTi-6Al-4V-0.01Y钛合金铸态力学性能满足Rm》925MPa， Rp0.2》845MPa， A》7.0 %，硬度HRC《35。
具体实施方式
实施例1:将海绵Ti、纯A1、纯Y和Al-V中间合金按重量百分比Ti89. 35%、 A16. 57 %、 Y0.005%、 V3. 78%进行配制经均匀混合后压制成海绵钛电极，将海绵钛电 极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空自耗电 极凝壳炉中熔化后浇注高尔夫球头模壳，其铸造状态下的力学性能如下所示室温屈服强度850MPa，抗拉强度930MPa，延伸率8. 5%，硬度服〔=32. 0。实施例2:将海绵Ti、纯A1、纯Y和A1-V中间合金按重量百分比Ti90. 18%、 A15. 92 %、 Y0.013%、 V3.677。进行配制经均匀混合后压制成海绵钛电极，将海绵钛电
极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空自耗电 极凝壳炉中熔化后浇注高尔夫球头模壳，其铸造状态下的力学性能如下所示室温屈服强度883MPa，抗拉强度976MPa，延伸率7. 8%，硬度服〔=30. 0。实施例3:将海绵Ti、纯Al、纯Y和Al-V中间合金按重量百分比Ti89. 36% 、 A16. 53 %、 Y0.032%、 V3.82^进行配制经均匀混合后压制成海绵钛电极，将海绵钛电 极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空自耗电 极凝壳炉中熔化后浇注高尔夫球头模壳，其铸造状态下的力学性能如下所示 室温屈服强度885MPa，抗拉强度960MPa，延伸率7.5%，硬度冊〔=31.5。 上述3例材料含量其余量均为不可避免杂质，真空熔炼时的真空度0-10Pa， 弧电压32-36V，弧电流5000-6000A，在真空自耗电极凝壳炉真空度0-5Pa，弧 电压30-40V，弧电流20000-30000A下进行ZTi-6Al-4V-0.01Y产品浇注。由于v的熔点很高、不易溶解，为了在钛基体中加入合金元素v，材料制造时采用Al-V中间合金的形式加入。纯Y含量低于下限时强度和延伸率与ZTC4相近，起不到强化和提高塑性的 作用；卨于上限时材料的强度虽然较ZTC4有较大幅度的提高，但是塑性较ZTC4 有较大幅度的K降，特别是当纯Y含量超过0.47。时材料出现脆断。在ZTC4合金中加入稀土元素钇Y可以细化晶粒，夺去一部分对塑性有不 良影响的气体杂质，如0、N，降低了 Al当量浓度，从而提高塑性；另夕卜，Y的 加入细化晶粒的同时，形成Y203对合金起强化作用，提高了材料的强度。综上所述，ZTi-6A1-4V-0. 01Y较现用ZTC4材料具有更高的强度、更高的 延伸率，该钛合金的室温屈服强度^845MPa，抗拉强度^925MPa，延伸率》7 %，硬度HRC《35。
权利要求
1、一种新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y，其特征在于该ZTi-6Al-4V-0.01Y是以海绵Ti、纯Al、纯Y、Al-V中间合金组成，按重量百分比构成如下Ti88. 60～90.90％；Al5.5～6.8％；Y0.005～0.03％；V3.5～4.5％；余为不可避免杂质含量。
2、 如权利要求1所述的新型铸造钛合金ZTi-6A1-4V-0. OIY，其特征在于 将海绵Ti、纯Al、纯Y、A1-V中间合金按重量百分比Ti88. 60 90. 90% 、A15. 5 6.8%、 Y0.005 0.03%、 V3. 5 4. 5%进行配制经均匀混合后压制成海绵Ti电 极，然后将海绵Ti电极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，此时熔炼真空 度0-10Pa，弧电压32-36V，弧电流5000-6000A，而后在真空自耗电极凝壳炉 真空度0-5Pa，弧电压30-40V，弧电流20000-30000A下进行ZTi-6Al-4V-0. 01Y 产品浇注。
全文摘要
一种新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y是以海绵Ti、Al、Y、Al-V中间合金组成，按重量百分比Ti88.60～90.90％、Al 5.5～6.8％、Y 0.005～0.03％、V3.5～4.5％进行配制经均匀混合后压制成海绵Ti电极，然后在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，此时熔炼真空度0-10Pa，弧电压32-36V，弧电流5000-6000A，而后在真空自耗电极凝壳炉真空度0-5Pa，弧电压30-40V，弧电流20000-30000A下进行ZTi-6Al-4V-0.01Y产品浇注。该ZTi-6Al-4V-0.01Y较ZTC4材料具有更高的强度和延伸率，具有巨大的应用前景。
文档编号B22D21/00GK101397619SQ20071018963
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月26日 优先权日2007年9月26日
发明者周洪强, 陈志强 申请人:洛阳双瑞精铸钛业有限公司