本发明设计钛合金领域，具体涉及一种成本低、塑性韧性好、抗腐蚀性强的钛合金。
背景技术：
：钛合金具有强度高而密度又小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好。另外，钛合金的工艺性能差，切削加工困难，在热加工中，非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差，生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要，使钛工业以平均每年约8％的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60％，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。由于钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。但是，钛及钛合金主要限制是在高温与其它材料的化学反应性差。此性质迫使钛合金与一般传统的精炼、熔融和铸造技术不同，甚至经常造成模具的损坏；结果，使的钛合金的价格变的十分昂贵。因此它们刚开始大多用在飞机结构、航空器，以及用在石油和化学工业等高科技工业。不过由于太空科技的发达、人民生活质量的提升，所以钛合金也渐渐地用来制成民生用品，造福人民的生活，只是这些产品价格仍然偏高，多属于高价位的产品，这是钛合金无法发扬光大的最大的致命伤。如何在保持钛合金的性能优势的基础上，降低其成本，一直是本领域技术人员一直重点研究的问题之一。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种钛合金，能同时具有优良性能和成本低廉的特。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种钛合金，所述钛合金按重量百分比计，包括：Ni0.15％～0.40％；Pd0.02％～0.05％；Ru0.03％～0.05％；Co0.05％～0.25％；Al2.00％～2.5％；V0.5％～1.5％；Fe0.25％～1.0％；Cu0.25％～1.0％，还包括Ti和不可避免的杂质。作为上述技术方案的进一步改进，所述Ni、Pd和Ru的重量百分比之和是Co的重量百分比的1～2倍。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，还包括稀土元素0.001％～0.10％。作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土元素为元素Y。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，Ni0.2％；Pd0.03％；Ru0.04％；Co0.06％；Al2.1％；V1.2％；Fe0.8％；Cu0.5％，还包括Ti和不可避免的杂质。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，Ni0.3％；Pd0.03％；Ru0.03％；Co0.1％；Al2.3％；V1.3％；Fe0.9％；Cu0.8％，还包括Ti和不可避免的杂质。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，还包括：C0.01％～0.08％；N0.005％～0.03％；H0.005％～0.015％；O0.005％～0.025％。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，还包括：Sn1％～3％。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，还包括：Mo1％～3％。本发明的有益效果是：V是一种比较重要的微合金化元素，在本发明的钛合金中添加适量的元素V可以显著改善材料的韧性，提高材料的强度；同时，Ni的加入，主要是为了改善钛合金的低温韧性，同时可以合脆性转变温度下移。Ni同时还可以改善钛合金的耐一般腐蚀、耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能。此外，在本发明中，通过增加Fe和Cu元素，降低原材料分成本，同时有效提高了钛合金的塑性和韧性；降低了Ru的含量，也使得钛合金有较好的抗腐蚀性，同时，Ru含量的降低，也减少了贵金属的应用。与现有技术相比，本发明的钛合金不仅具有优异的耐腐蚀性能，而且有较好的塑性和低温韧性、成本低廉，适用于大量制备，具备工业化生产的可能性，应用前景广泛。具体实施方式下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属
技术领域：
的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述
发明内容对本发明所作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。本发明提供了一种钛合金，所述钛合金按重量百分比计，包括：Ni0.2％；Pd0.03％；Ru0.04％；Co0.06％；Al2.1％；V1.2％；Fe0.8％；Cu0.5％，还包括Ti和不可避免的杂质。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，还包括稀土元素0.001％～0.10％。作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土元素为元素Y。进一步，所述钛合金按重量百分比计，Ni0.3％；Pd0.03％；Ru0.03％；Co0.1％；Al2.3％；V1.3％；Fe0.9％；Cu0.8％，还包括Ti和不可避免的杂质。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，还包括：C0.01％～0.08％；N0.005％～0.03％；H0.005％～0.015％；O0.005％～0.025％。对上述四种元素进行限定，以保证钛合金的质量。作为上述技术方案的进一步改进，所述钛合金按重量百分比计，还包括：Sn1％和Mo3％。Mo和Sn在钛金属中，其晶体结构稳定，在非氧化酸性再成难溶和保护性能良好的腐蚀产物膜，隔离钛与酸或氯化物的直接接触。在本发明中，通过增加Fe和Cu元素，降低原材料分成本，同时有效提高了钛合金的塑性和韧性；降低了Ru的含量，也使得钛合金有较好的抗腐蚀性，同时，Ru含量的降低，也减少了贵金属的应用。本发明在以下实施例及对比例中，熔炼了7种不同化学成分的Ti-Ni-Ru-Co-Al-V-Fe-Cu系钛合金，合金成分见表1。各合金原料经过材料混合、铸锭开坯锻造、棒材精锻，最终制备出棒材，具体过程为：按照化学成分组成，配料并制备了熔炼电极，采用真空自耗方法熔炼钛合金。其中，配料混合：选取相关合金元素进行配比，Ni、Co以纯金属、Ru以化合物(RuO4)、Pd以0海绵钛加入原材料，还有V-Al合金、Fe粉末和Cu屑等，原材料采用海绵钛，进行混料后得到的混合物。其中，铸锭开坯锻造在1100-1200℃下进行，具体为1150℃，并在1050℃下破碎晶体，然后在两相区880℃下锻造成棒材，棒材的直径为120-150mm；再进行棒材精锻，获得60-80mm的棒材。进一步地，棒材精锻将棒材先进行退火处理，退火温度及保温时间分别为860℃±10℃、30～40min、在空气温中进行冷却后在热扎机上进行十一道连轧。进一步地，将列出的7种不同化学成分的Ti-Ni-Ru-Co-Al-V-Fe-Cu系钛合金进行热处理后，再在空气中冷却，如在800℃下保温3-5小时后冷却，再对钛合金产品在室温下进行拉伸和冲击性能测试，其中实施例1-4和对比例1-3中7种元素的含量如表1所示。表17种不同化学成分的Ti-Ni-Ru-Co-Al-V-Fe-Cu系钛合金其中，对比例2是含钴钯微合金的钛合金耐腐蚀材料；对比例1是含镍钯钌微合金的钛合金耐腐蚀材料；对比例3是含纯钛材料(不计算Al、V、Fe、Cu等元素)。表2，熔炼的7种钛合金的拉伸性能、冲击性能对比实施例1-4表2中，抗拉强度与常规钛合金(如Ti-6Al-4V)相当的情况下，屈服强度和延伸率，即韧性和塑性明显提升，且原料成本低了不少。这主要是Fe和Cu元素的作用，增强塑性及韧性，综合提高钛合金的性能。以及，通过降低Ni、Pd、Ru、Co等成分，提高Fe和Cu的成分，进一步优化各元素的配比，减低原材料的成本。在本实施例中，增加Fe和Cu元素，增加塑性性能，减少材料损耗，缩短加工流程，降低加工成本。对比例1-3降低Fe元素，其抗拉强度明显降低；但是过量增加Fe元素，使过量Fe与Ti先发生反应，降低塑性及韧性，因此，Fe元素的最佳范围是0.25％～1.0％，趋近于0.3％～0.5％更好。以及，增加Cu元素，其抗拉强度明显降低；但是过量减少Cu元素，合金的强度、韧性和塑性都不够很好体现，因此，Cu元素的最佳范围是0.25％～1.0％，趋近于0.4％～0.6％更好。在本发明中，提供了7种热处理方法，如表3所示。表37种热处理方法编号热处理方法方法1750℃保温3小时在空气中冷却方法2750℃保温1.5小时在空气中冷却方法3880℃保温1.5小时在空气中冷却方法4880℃保温1.5小时在空气中冷却，500℃保温4小时在空气中冷却方法5880℃保温1.5小时在空气中冷却，550℃保温4小时在空气中冷却方法6880℃保温1.5小时在空气中冷却，600℃保温4小时在空气中冷却方法7880℃保温1.5小时在空气中冷却，650℃保温4小时在空气中冷却在不同热处理方法中，特别是方法1和方法3的条件中，虽然钛合金的拉伸强度低于其他几种热处理方式，但是其室温延伸率更高，塑性和韧性更优秀。在本发明中，将各种钛合金放置在不同浓度的NaCl溶液中，进行腐蚀行为研究，NaCl溶液的分别是3.5％、7％和14％(重量百分比)，以上材料在NaCl溶液浸泡6-10周后，均没有腐蚀行为。在本发明中，C0.01％～0.08％；N0.005％～0.03％；H0.005％～0.015％；O0.005％～0.025％，对四种元素进行限定，保证钛合金质量。上述O和N有较大溶解度，对钛合金有显著强化作用，但是却使塑性下降。以及，钛合金熔接过多的H，会产生氢化物，合金不仅变得脆，还形成坑洼。此外，含碳量高，使钛金属降低机械性能(硬化)。在本发明中，所述钛合金按重量百分比计，还包括：Sn1％～3％。以及，所述钛合金按重量百分比计，还包括：Mo1％～3％。具体地，Mo和Sn在钛金属中，其晶体结构稳定，在非氧化酸性再给你生成难溶和保护性能良好的腐蚀产物膜，隔离钛与酸或氯化物的直接接触。在本发明中，含有稀土元素的含铂族元素钛合金例如用于使用高温、高浓度的氯化物水溶液的工厂设备等时，即使在析出于表面的铂族元素由于磨耗等而被去除的情况、如上所述在表面产生缺陷等损伤的情况等与以往同等或更苛刻的使用环境，也可以使铂族元素的析出富集快速地进行、进行修复，因此可以维持耐蚀性。以上所述为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。当前第1页1 2 3