专利名称：一种紧固件用钛合金的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种P钛合金，特别是涉及一种航空航天紧固件用钛合金。
背景技术：
通常情况下，提高钛合金强度将带来塑性性能损失。目前，紧固件用
钛合金的强度一般在1100MPa的水平，如TB3时效状态下cyb=1100Mpa; S5=10%; ￥=30%。 Ti-15-3合金是性能优良的P钛合金，具有良好的冷加 工性能，作为板、棒、丝材应用于各个领域，但要达到高强度(> 1250MPa )， 其塑性则达不到使用要求。为了获得强度更高，而又能够保证良好塑性的 新合金，美国TIMET公司研究了 773/￡7^1125合金，其拉伸强度达到 1586Mpa，但延伸率只有7%。日本人在研究Ti-16V-4Sn-3Al-3Nb合金时 表明合金元素Nb可有效的改善合金的塑性，但该合金只达到中等强度水 平。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有高强度而又塑性 良好的紧固件用钛合金。
为了实现上述目的，本发明釆用的技术方案是 一种紧固件用钛合金， 其特征在于其合金成分的重量百分比组成为
V 14%-16%， Cr 2.5%-3.5%, Al 2.5%-3.5%, Sn2.5%-3.5%, Nb 0.5%-5%， Zr0.5%-5%， TaO.1%-1.5%,余量为Ti和不可避免的杂质。
本发明紧固件用钛合金的制备过程是采用中间合金Al-V, Ti-Sn， Nb-Ti,电解Cr, Al条，钽粉，海绵锆和海绵钛按设计成分在油压机上压 制成块状电极，并将数块电极釆用等离子焊接组焊成长条状电极，然后在 真空自耗电弧炉中进行2~3次熔炼，将熔炼好的铸锭加热至1150X:进行锻 造加工，最终制成各种规格的棒材。
本发明与现有技术相比具有以下优点本发明所制备的合金棒材和板 材具有良好的综合性能，尤其是强度和塑性匹配优异，室温拉伸性能cib >1250MPa, S5>10%， Y>30%,可以在350。C下长期使用。该合金在 最佳热处理下其抗拉强度达到1250Mpa以上，延伸率达到13%以上，面 缩率达到36%以上。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
制备Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn-4.8Nb-4.8Zr-1.5Ta合金。采用中间合金 Al-V， Ti-Sn， Nb-Ti,电解Cr， Al条、Ta粉，海绵锆和海绵钛按设计成 分在油压机上压制成块状电极，并将数块电极采用等离子焊接组焊成长条 状电极，然后在真空自耗电弧炉中进行2 3次熔炼，将熔炼好的铸锭加热 至iioox:进行锻造加工，最终制成各种规格的棒材。其棒材合金的重量百 分比成分为V: 15%， Cr: 3%, Al: 3%， Sn: 3%, Nb: 4.8%， Zr: 4.8%， Ta: 1.5%,其余为Ti和不可避免的杂质。所制备的合金棒材相应 的热处理制度下具有良好的综合性能，尤其是强度和塑性匹配优异。其810 。C/30min.AC固溶处理室温拉伸性能a b^852MPa，S^22%，(^60%, 810 C /30min.AC+530 X: /10h.AC固溶时效处理室温拉伸性能cj b^1265MPa，fel4%，q^40%。
实施例2
制备Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn-2.4Nb-2.4Zr-l.lTa合金。釆用中间合金 Al-V， Ti-Sn， Nb-Ti，电解Cr， Al条、Ta粉，海绵锆和海绵钛按设计成 分在油压机上压制成块状电极，并将数块电极釆用等离子焊接组焊成长条 状电极，然后在真空自耗电弧炉中进行2 3次熔炼，将熔炼好的铸锭加热 至11001C进行锻造加工，最终制成各种规格的棒材。其棒材合金的重量百 分比成分为V: 15%, Cr: 3%， Al: 3%， Sn: 3%, Nb: 2.4%, Zr: 2.5%, Ta: 1.1。/。，其余为Ti和不可避免的杂质。所制备的合金棒材相应 的热处理制度下具有良好的综合性能，尤其是强度和塑性匹配优异。其800 °C/30min.AC固溶处理室温拉伸性能cj b>823MPa，fe22%，(^61%, 800 X: /30min.AC+510 X: /10h.AC固溶时效处理室温拉伸性能cr
b2l274MPa，52l3%，(p236% 。 实施例3
制备Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn-2.4Nb-2.5Zr-0.5Ta合金。釆用中间合金 Al-V， Ti-Sn, Nb-Ti,电解Cr, Al条、Ta粉，海绵锆和海绵钛按设计成 分在油压机上压制成块状电极，并将数块电极釆用等离子焊接组焊成长条 状电极，然后在真空自耗电弧炉中进行2 3次熔炼，将熔炼好的铸锭加热 至1100'C进行锻造加工，最终制成各种规格的棒材。其棒材合金的重量百 分比成分为V: 15%， Cr: 3%, Al: 3%， Sn: 3%, Nb: 2.4%， Zr: 2.5%, Ta: 0.5%,其余为Ti和不可避免的杂质。所制备的合金棒材相应 的热处理制度下具有良好的综合性能，尤其是强度和塑性匹配优异。其790 °C/30min.AC固溶处理室温拉伸性能a b^805MPa，fe24%，((^65%， 7卯 X: /30min.AC+500匸/10h.AC固溶时效处理室温拉伸性能ct t^l293MPa，S2l2%，(p234%。
实施例4
制备Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn-l.5Nb-l.lZr-0.3Ta合金。釆用中间合金 Al-V， Ti-Sn， Nb-Ti,电解Cr， Al条、Ta粉，海绵锆和海绵钛按设计成 分在油压机上压制成块状电极，并将数块电极釆用等离子焊接组焊成长条 状电极，然后在真空自耗电弧炉中进行2 3次熔炼，将熔炼好的铸锭加热 至iioox:进行锻造加工，最终制成各种规格的棒材。其棒材合金的重量百 分比成分为V: 15%， Cr: 3%, Al: 3%， Sn: 3%, Nb: 1.5%, Zr: 1.1%, Ta: 0.3%,其余为Ti和不可避免的杂质。所制备的合金棒材相应 的热处理制度下具有良好的综合性能，尤其是强度和塑性匹配优异。其800 X:/30min.AC固溶处理室温拉伸性能ct b^810MPa，fe25%，q^66%, 800 °C /30min.AC+490 C /10h.AC固溶时效处理室温拉伸性能a b21310MPa，S2ll%，(p233%。
实施例5
制备Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn-0.5Nb-0.5Zr-0.1Ta合金。釆用中间合金 Al-V, Ti-Sn， Nb-Ti,电解Cr, Al条、Ta粉，海绵锆和海绵钛按设计成 分在油压机上压制成块状电极，并将数块电极釆用等离子焊接组焊成长条 状电极，然后在真空自耗电弧炉中进行2 3次熔炼，将熔炼好的铸锭加热
至u5ox:进行锻造加工，最终制成各种规格的棒材。其棒材合金的重量百
分比成分为V: 15%, Cr: 3%, AI: 3%, Sn: 3%, Nb: 2.1%， Zr: 2.2%， Ta: 0.1%,其余为Ti和不可避免的杂质。所制备的合金棒材相应 的热处理制度下具有良好的综合性能，尤其是强度和塑性匹配优异。其810 °C/30min.AC固溶处理室温拉伸性能cj b2805MPa，fe22%，((^60°/o, 810 匸/30min.AC+480 /10h.AC固溶时效处理室温拉伸性能a b>1345MPa，felO%，(p231%。
权利要求
1、一种紧固件用钛合金，其特征在于其合金成分的重量百分比组成为V 14％-16％，Cr 2.5％-3.5％，Al 2.5％-3.5％，Sn 2.5％-3.5％，Nb0.5％-5％，Zr 0.5％-5％，Ta 0.1％-1.5％，余量为Ti和不可避免的杂质。
全文摘要
本发明公开了一种紧固件用钛合金，该合金按重量百分比组成为V14～16％，Cr 2.5～3.5％，Al 2.5～3.5％，Sn 2.5～3.5％，Nb 0.5～5％，Zr 0.5～5％，Ta 0.1％-1.5％，余量为钛及不可避免的杂质。本发明所制备的合金棒材和板材具有良好的综合性能，尤其是强度和塑性匹配优异，室温拉伸性能σ<sub>b</sub>≥1250MPa，δ<sub>5</sub>≥10％，Ψ≥30％，可以在350℃下长期使用；该合金在最佳热处理下其抗拉强度达到1250MPa以上，延伸率达到13％以上，面缩率达到36％以上。
文档编号C22C14/00GK101182609SQ20071018854
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月10日 优先权日2007年12月10日
发明者杨海瑛, 赵永庆 申请人:西北有色金属研究院