专利名称：：Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金及其加工工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种新型钛合金，具体而言，涉及通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金及其加工工艺。
背景技术：
：Ti-Mo-V-Al-Cr系钛合金由于其高强度和高韧性的特性，被广泛地应用于航空航天领域。其中我国自行研发的Ti5Mo5V8Cr3Al钛合金是一种亚稳定13钛合金，Ti5Mo5V8Cr3Al合金主要合金元素含量(wt%)为Mo:4.5%5.7%;V:4.5%5.7%;Cr:7.5%8.5%;Al:2.5%3.5%;余量为钛，由于其具有较好的强度、韧性以及轻质的特性，己被应用于航空及航天工业。但是由于其锻造温度下具有较大抗力，影响其锻造性能和机械加工性。此外，仍需更高强度的钛合金材料以满足航空航天工业的需要。
发明内容本发明提供一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金，其具有较高的时效强化特性以及良好的热加工性能。一方面，本发明提供一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金，主要合金元素含量(wt。/。)为Mo:4.5%~5.7%;V:4.5%5.7%;Cr:3.5%~4.5%;Al:2.5°/。~3.5%;余量为钛。另一方面，本发明提供一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金的加工工艺，其包括如下步骤一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5%5.7%;V:4.5%5.7%;Cr:3.5~4.5%;Al:2.5~3.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0.015%;0:<0.15%;余量为钛；二、将配料压制成电极；三、在真空自耗电炉经23次熔炼；四、9001150'C锻造开坯；五、800100(TC锻造成所需尺寸的材料；六、450650'C保温18小时，空冷至室温。再一方面，本发明提供通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金的另一种加工工艺，其包括如下步骤一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5°/。~5.7%;V:4.5%~5.7%;Cr:3.5~4.5%;Al:2.53.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0.05%;0:<0.15%;余量为钛；二、将配料压制成电极；三、在真空自耗电炉经23次熔炼；四、9001150。C锻造开坯；五、800100(TC锻造成所需尺寸的材料；六、68085(TC保温13小时，其后空冷或水淬至室温；七、45065(TC保温18小时，空冷至室温。根据本发明的Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金，与已有的亚稳定B型Ti5Mo5V8Cr3Al钛合金相比，具有更高的时效强度和机械加工性能；与近B型Ti5Mo5V2Cr3Al钛合金相比，具有更高的时效强度。具体实施例方式以下结合实施例具体说明本发明，但本发明并不限于该实施例。实施例1按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)为Al:6.0;V:4.0;Fe:0.11;C:0.009;N:0.01;H:0.0015;0:0.10;余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经3次熔炼得到铸锭。于1100。C锻造开坯，于90(TC锻造成cD20mm棒材，于750。C保温2小时，其后空冷至室温，得样品l，结构式为Ti6A14V。按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)为Mo:4.8;V:4.9;Cr:4.0;Al:3.1;Fe:0.11;C:0.008;N:0.010;H:0.0015;O:0.10;余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经两次熔炼得到铸锭。于IIO(TC锻造开坯，于900。C锻成O20mm棒材，于54(TC时效5小时，得样品2。改变合金中铬的含量，分别为4.0%、6.0°/。、8.0%，应用与制备样品2相同的步骤，制备样品35。实施例2钛合金的力学性能实验将样品1-5加工成cD5mm的常规拉伸试样。使用AG50KNE试验机测试各试样的力学性能。试验在AG50KNE试验机上经加热器分别加热至850°C和90(TC并保温15分钟后进行。钛合金的力学性能如表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从表l的结果可以看出，在通常的加工温度85090(TC温度条件下，样品2(Ti5Mo5V2Cr3Al钛合金)具有最低的高温强度，表明其在该温度下具有最小的热加工变形抗力，热加工性能最好，随着铬含量的增加，高温强度逐渐增加，变形抗力加大，导致热加工性能逐渐变差。样品3(Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金)的抗拉强度和屈服强度分别为86Mpa、80Mpa(850°C)和50Mpa、42Mpa(900°C)，与中强度热加工性能良好的样品1(Ti6A14V合金)合金相比，高温强度相当或更好，显示其热加工性能优异。实施例3按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)为Mo:4.8;V:4.9;Cr:4.0;Al:3.1;Fe:0.11;C:0.008;N:0.010;H:0.0015;O:0.10;余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经两次熔炼得到铸锭。于IOO(TC锻造开坯，于850。C锻成O20mm棒材，于54(TC时效4小时，得样品6。改变合金中格的含量，分别为2.0%、6.0%、8.0%，应用与制备样品6相同的步骤，制备比较样品13。实施例4钛合金的力学性能实验将样品6和比较样品13加工成05mm的常规拉伸试样。试验在AG50KNE试验机上完成。钛合金的力学性能如表2所示。结果表明，通过锻后直接时效，本发明的Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金，即样品6，具有较佳的抗拉强度，抗拉强度为1510Mpa，其时效强化效果良好。而各样品断后伸长率和S5和断面收縮率^基本相当。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例5按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)为Mo:4.8;V:4.9;Cr:4.0;Al:3.1;Fe:0.11;C:0.008;N:0.010;H:0.0015;O:0.10;余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经两次熔炼得到铸锭。于105(TC锻造开坯，于900匸锻成①20mm棒材，水淬，升温至72(TC，保温2小时，水淬，于520。C保温4小时，得样品7。改变合金中铬的含量，分别为2.0%、6.0%、8.0%，应用与制备样品7相同的步骤，制备比较样品46。将样品7和比较样品46加工成05mm的常规拉伸试样。试验在AG50KNE试验机上完成。钛合金的强度及拉伸性能如表3所示。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>结果表明，通过固熔、水淬和时效处理，本发明的Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金，即样品7，具有较佳的抗拉强度，抗拉强度为1410Mpa，其时效强化效果良好。而各样品断后伸长率和S5和断面收缩率W基本相当。实施例6按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)为Mo:4.8;V:4.9;Cr:4.0;Al:3.1;Fe:0.11;C:0.008;N:0.010;H:0.0015;O:0.10;余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经两次熔炼得到铸锭。于IIO(TC锻造开坯，于950nC锻成O20mm棒材，水淬，升温至72(TC，保温2小时，空冷，于520'C保温8小时，得样品8。改变合金中铬的含量，分别为2.0%、6.0%、8.0%，应用与制备样品8相同的步骤，制备比较样品79。将样品8和比较样品79加工成①5mm的常规拉伸试样。试验在AG50KNE试验机上完成。钛合金的强度、拉伸性能如表4所示。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>结果表明，通过固熔、空冷和时效处理，本发明的Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金，即样品8具有较佳的抗拉强度和屈服强度，分别为1390Mpa和1300Mpa，其时效强化效果良好。综上所述，本发明的Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金，与已有的亚稳定13型Ti5Mo5V8Cr3AI钛合金相比，具有更高的时效强度和机械加工性能；与近13型Ti5Mo5V2Cr3Al钛合金相比，具有更高的时效强度。因此是一种综合性能较佳的钛合金材料。权利要求1.一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金，其主要合金元素含量(wt％)为Mo4.5％～5.7％；V4.5％～5.7％；Cr3.5％～4.5％；Al2.5％～3.5％；余量为钛。2.根据权利要求1所述钛合金的加工工艺，其包括如下步骤一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5%~5.7%;V:4.5%5.7%;Cr:3.54.5%;Al:2.5~3.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0.015%;O:<0.15%;余量为钛；二、将配料压制成电极；三、在真空自耗电炉经23次熔炼；四、900115(TC锻造开坯；五、800100(TC锻造成所需尺寸的材料；六、45065(TC保温18小时，空冷至室温。3.根据权利要求1所述钛合金的加工工艺，其包括如下步骤一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5%5.7%;V:4.5%5.7%;Cr:3.54.5%;Al:2.5~3.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0,015%;0:<0.15%;余量为钛；二、将配料压制成电极；三、在真空自耗电炉经23次熔炼；四、900115(TC锻造开坯；五、800100(TC锻造成所需尺寸的材料；六、在68085(TC保温13小时，其后空冷或水淬至室温；七、45065(TC保温18小时，空冷至室温。全文摘要本发明提供一种新型钛合金及其加工工艺，具体而言，本发明提供一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金，其主要合金元素含量(wt％)为Mo4.5％～5.7％；V4.5％～5.7％；Cr3.5％～4.5％；Al2.5％～3.5％；余量为钛。由于其具有较高的抗拉强度、韧性和良好的热加工性能，可应用于航空航天用大型锻件及高压容器等。文档编号C22C14/00GK101463437SQ20071030392公开日2009年6月24日申请日期2007年12月21日优先权日2007年12月21日发明者明余,崔雪飞,陈海珊,陶海明,魏衍广申请人:北京有色金属研究总院