专利名称：一种含钨的两相钛合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钛合金，特别涉及一种含钨的两相钛合金。
背景技术：
随着科技的进步和航空制造业的迅猛发展，对轻质高性能的材料要求越来越高，超高强度钛合金的需求也越来越大。
所谓超高强度钛合金是指抗拉强度在1250MPa以上，且保持良好的塑性的钛合金。目前国内外主要的超高强度钛合金有Ti-10V-2Fe-3Al，Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn，Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si(TB8)，Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al(TB2)，Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al(TB10)等。这些高强度钛合金的多为亚稳定的β钛合金和近β钛合金。近β钛合金和亚稳定β钛合金分别指β稳定系数(kβ值)在1-1.5和1.5-2.5的β钛合金。kβ值的定义为钛合金中各β稳定元素浓度与各自的临界浓度的比值之和即kβ＝C1/Ck1+C2/Ck2+C3/Ck3+…+Cn/Ckn(式1)，C1、C2、C3、…、Cn为合金中所含β稳定元素的浓度；Ck1、Ck2、Ck3、…、Ckn为各β稳定元素的临界浓度。
β稳定元素的主要强化机理是稳定β相，起到固溶强化合金的作用，另外在固溶处理后进行时效热处理过程中的析出相的弥散分布也可以对该类钛合金起到重要的强化作用。因此在国内外超高强钛合金多为多元β稳定元素强化的亚稳定β钛合金和近β钛合金。
两相钛合金的β稳定系数kβ值在0.23-1.0范围内，该类合金在常规的热处理后的强度在800-1100MPa之间，是典型的中高强度的钛合金，常见的合金有Ti-6Al-4V(TC4)，Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si(TC11)，Ti-5Mo-4.5V-3Al(TC16)等。
研制一种高抗拉强度且保持良好的塑性的钛合金就成为本技术领域急需要解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供高抗拉强度且保持良好的塑性的含钨的两相钛合金。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种含钨的两相钛合金，其成份及含量为3～8重量％的铝，3～6重量％的钼，0.5～2重量％的钨，且钼的重量百分比与钨的重量百分比的比值在2～8，锡和锆的含量的和在3～8重量％，0.0～0.3重量％的硅，0.0～0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氢，余量为钛，所述钛合金的kβ值范围是0.3-0.58。
本发明的合金可用市售的纯金属和中间合金利用真空自耗熔炼、凝壳炉熔炼、等离子束熔炼、电子束熔炼、悬浮炉熔炼等多种熔炼方法熔炼，也可采用这些方法的组合。上述的熔炼方法均为常规的熔炼方法。
本发明合金的铸锭在相变点以上开坯，然后逐渐降温进行中间锻造或轧制，制成轧制用棒坯。棒坯在相变点以下50℃范围内加热，然后采用普通横列式轧机轧制或多火次的换向镦拔锻造制备成品棒材，总变形量应大于75％，成品棒材采用双重或多重热处理，即可制成超高强度的棒材。
本发明为一种含钨的两相钛合金，通过大变形量的热加工及适当的热处理其棒材的强度大于1250MPa，延伸率在7％以上。利用本发明合金可制作具有超高度要求的各种中小截面的结构件。
具体实施例方式 实例1 将市售的海绵钛、海绵锆、Al-Mo-W-Ti、Al-Si、Ti-Sn中间合金制备成电极尺寸为Φ200×350mm的单块电极，单块电极在真空焊箱内组焊成自耗电极，自耗电极在真空自耗熔炼炉中进行三次真空自耗熔炼制备成铸锭。铸锭在1150℃开坯锻造，经过中间锻造后制成φ38mm的轧制棒坯，棒坯加热到920℃后，在横列式轧机上轧制成φ18mm棒材。轧制成的棒材的化学成分如表1所示，经过表2中所列的热处理制度处理后，按GB/T228-2002的要求进行力学性能测试，其力学性能见表2。根据式1计算得该合金kβ值为0.495。
表1Φ18mm棒材的化学成分
表2Φ18mm棒材的机械性能 实例2 将市售的海绵钛、海绵锆、Al-Mo-W-Ti、Al-Si、Ti-Sn中间合金制备成电极尺寸为Φ200×350mm的单块电极，单块电极在真空焊箱内组焊成自耗电极，自耗电极在真空自耗熔炼炉中进行三次真空自耗熔炼制备成铸锭。铸锭采用传统的钛合金加工工艺，经过开坯锻造成Φ285mm×L棒材，在棒材上截取Φ285mm×300mm作为后期加工的坯料。Φ285mm×300mm棒坯加热到950℃后，采取多火次的换向镦拔锻造，锻造后成品尺寸为Φ90mm×L，最后一火次锻造温度低于930℃。锻造后成品棒材的化学成分如表3所示，成品锻棒经过表4中所列的热处理制度处理后，在棒材半径1/2处截取轴向试样，按GB/T228-2002的要求进行力学性能测试，其力学性能见表4。根据式1计算得该合金kβ值为0.397。
表3Φ90mm棒材的化学成分
表4Φ90mm棒材的机械性能 实例3 将市售的海绵钛、海绵锆、Al-Mo-W-Ti、Al-Si、Al-Sn中间合金制备成电极尺寸为Φ200×350mm的单块电极，单块电极在真空焊箱内组焊成自耗电极，自耗电极在真空自耗熔炼炉中进行三次真空自耗熔炼制备成铸锭。铸锭在1150℃开坯锻造，经过中间锻造后制成φ28mm的轧制棒坯，棒坯加热到960℃后，在横列式轧机上轧制成φ12mm棒材。轧制成的棒材的化学成分如表5所示，经过表6中所列的热处理制度处理后，按GB/T228-2002的要求进行力学性能测试，其力学性能见表6。根据式1计算得该合金kβ值为0.554。
表5Φ12mm棒材的化学成分
表6Φ12mm棒材的机械性能
权利要求
1.一种含钨的两相钛合金，其成份及含量为3～8重量％的铝，3～6重量％的钼，0.5～2重量％的钨，且钼的重量百分比与钨的重量百分比的比值在2～8，锡和锆的含量的和在3～8重量％，0.0～0.3重量％的硅，0.0～0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氢，余量为钛，所述钛合金的kβ值范围是0.3-0.58。
全文摘要
本发明涉及一种含钨的两相钛合金，其成份及含量为3～8重量％的铝，3～6重量％的钼，0.5～2重量％的钨，且钼的重量百分比与钨的重量百分比的比值在2～8，锡和锆的含量的和在3～8重量％，小于等于0.3重量％的硅，小于等于0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氢，余量为钛，所述钛合金的kβ值范围是0.3-0.58。通过大变形量的热加工及适当的热处理本发明的钛合金的棒材的强度大于1250MPa，延伸率在7％以上。利用本发明合金可制作具有超高度要求的各种中小截面的结构件。
文档编号C22C14/00GK101200782SQ20061016505
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月12日 优先权日2006年12月12日
发明者惠松骁, 洋 于, 翥 张 申请人:北京有色金属研究总院