专利名称：一种含铒高温钛合金及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含有稀土元素的高温钛合金及其制备工艺，属于合金技术领域。
背景技术：
发展大推重比和长寿命的航空发动机是航空工业的重要目标之一。钛及钛合金因密度小、比强度高等优点，被广泛应用于航空等部门，如FlOO发动机的钛合金用量占发动机总重量的25%，V2500发动机为31%，Fl 19发动机为39%。高温钛合金主要应用于制造飞机发动机的压气盘、叶片和机匣等，所以高温钛合金必须具有良好的室温性能、高温强度、热稳定性、疲劳性能、断裂性能和蠕变性能。蠕变通常是指在高温持久载荷作用下材料所发生的一种缓慢的塑性变形。位错的滑移和攀移、晶界滑动以及空位扩散都能导致蠕变变形。蠕变伸长量达到一定值时可引起材料的蠕变断裂。材料长期在高温下服役时强度和塑性都会有不同程度的下降，其原因在于第一，合金长时间在高温下工作时有序相Ti3Al 析出，降低合金塑性；第二，高温下，合金表面形成一个富氧层，从而降低合金的力学性能。 所以高温钛合金在服役条件下的蠕变性能和热稳定性决定了它的使用寿命和发动机的安全可靠。高温钛合金的使用温度由早期的400°C上升到如今的600°C经历了 40多年的时间。600°C高温钛合金是当今钛合金研究领域的重点。600°C已经是常规钛合金的极限使用温度。因此，提供一种应用于航空发动机等有耐高温、长寿命要求的，并且具有优良蠕变性能和热稳定性的高温钛合金对该技术领域非常有意义。随着使用温度的不断升高，高温钛合金朝着合金多元化发展。目前600°C高温钛合金的主要元素有Al、Sn、Zr、Mo和Si。600°C高温钛合金的四类典型高温钛合金MI834、 TillOO,BT36和Ti60都是在Al-Sn-Zr-Mo-Si系的基础上发展的，见表I (表中名义成分中的数字为质量百分比)。表I典型600°C高温钛合金的成分及性能特点
权利要求
1.一种含铒高温钛合金，其特征在于，其元素成分包括6. Owt %的Al ;2. 5被％的511; 4wt % 的 Zr ；0. 3wt% Mo ;1 的 Nb ；0. 35wt% 的 Si ；0. Iwt % -0. 3wt% 的 Er ;杂质兀素 0 的含量控制在0. 088wt% -0. 090wt%之间，余量为Ti。
2.权利要求I的一种含铒高温钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)、把在真空自耗电弧炉中经两次熔炼得到的铸锭加热到(a+0)/0相变点以上 IOO0C -200°C下锻造，加热制度为分段加热法先在起始的装炉温度下进行保温，然后随炉升温至最终的锻造温度，并在此最终的锻造温度下保温，在此锻造过程中所用的总时间T按下式计算I = * + (20 40)(min)，式中D为锭还直径或厚度，单位为mm,出炉进行开还锻造，铸锭的变形量达到50% 60%，在空气中冷却；2)、再用分段加热法将步骤I)得到的锻件加热到(a+￠)/0相变点以下50°C 150°C下锻造，加热制度为分段加热法先在起始的装炉温度下进行保温，然后随炉升温至最终的锻造温度，并在此温度下保温，在此锻造过程中所用的总时间T按下式计算T = | + (20 40)(min)，式中D为锭坯直径或厚度，单位为mm，出炉进行锻造，变形量为50% 60%，在空气中冷却；3)、步骤2)得到的锻件在低于(a+0)/e相变点30°C 50°C下保温I小时并空冷至室温，然后在700°C 750°C下保温2小时并空冷至室温。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，步骤I)和2)中的分段加热法加热温度及时间依据锭坯直径或厚度参照下表确定
全文摘要
一种含铒高温钛合金及其制备工艺，属于合金技术领域。该合金包括质量分数为6.0％Al、2.5％Sn、4％Zr、0.3％Mo、1％Nb、0.35％Si、0.1％-0.3％Er、余量为Ti，杂质元素O为0.088％-0.090％。采用分段加热法把铸锭在(α+β)/β相变点以上100℃-200℃锻造，变形量50％～60％，空气中冷却。再采用分段加热法把锻件在(α+β)/β相变点以下50℃～150℃锻造，变形量为50％～60％，空气中冷却。锻件在低于(α+β)/β相变点30℃～50℃下保温1小时并空冷至室温，然后在700℃～750℃下保温2小时并空冷至室温。该钛合金具有优良蠕变性能和热稳定性。
文档编号C22F1/18GK102586647SQ20121005555
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者刘桐, 李伯龙, 聂祚仁, 韩鹏 申请人:北京工业大学