本发明涉及一种金属材料技术领域的钛合金，特别涉及一种易于切削加工的钛合金。
背景技术：
钛作为一种金属材料，虽然比铜、铁、铝出现的晚些，但是其具有密度小、强度高、耐高温、耐腐蚀、无磁以及良好的生物相容性等优异的综合性能，因此被广泛地应用在各个领域。
钛合金按退火后的组织特点可以分为α、（α+β）和β型钛合金三大类，其中，α型钛合金组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强，α+β型钛合金组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，β型钛合金可热处理强化，焊接性能和压力加工性能良好，但是由于钛合金变形系数小、切削温度高，刀尖应力大、加工硬化严重，造成切削加工时，刀具容易磨损、崩刃等情况，从而使得切削加工质量难以保证。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明公开了一种易于切削加工的钛合金，提高切削加工性能的同时还维持了钛合金的高强度。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种易于切削加工的钛合金，其特征在于：各组分重量百分比含量为：铬 3%-6.1% ，锰 1%-4% ， 铝5.1%-8% ，硅 0.4%-1.3% ，镁 3.7%-7% ，铅 1.3%-2.7% ，其余由钛构成。
作为本发明的一种改进，各组分重量百分比含量为：铬 4.2%-5.8% ，锰 2%-3.5% ，铝 6.8%-7.5% ，硅 0.4%-1.3%，镁 4.6%-6.3% ，铅 1.5%-2.4% ，其余由Ti构成。
所述一种易于切削加工的钛合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按质量百分比称取钛 70.9%-85.5% , 铬 3%-6.1% ，锰 1%-4% ， 铝5.1%-8% ，硅 0.4%-1.3% ，镁 3.7%-7% ，铅 1.3%-2.7% ，然后将其混合， 混合均匀后形成混合原料；
（2）将混合原料压制成电极板，然后将其置于自耗电极熔炼炉中，炉中自耗电极底部和坩埚底部之间形成电弧，然后迅速产生一个金属熔池，电极板在其中进行熔炼，获得坯锭一；
（3）将得到的坯锭一用氩弧焊机焊接后放入自耗电极熔炼炉内进行二次熔炼，获得坯锭二；
（4）将步骤（3）得到的坯锭二再次进行步骤（3）的操作，获得坯锭三；
（5）将步骤（4）得到的坯锭三加热到780℃-830℃，然后将其轧制成钛合金坯材；
（6）将步骤（5）得到的钛合金坯材加热到1500℃-1650℃，然后停止加热10-15分钟，然后再将钛合金坯材加热至1350℃-1400℃，然后保温3-5小时，保温处理结束后使钛合金坯材随炉冷却，制得易于切削加工的钛合金。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种易于切削加工的钛合金，加入镁、铝和少量铅等金属，采用真空自耗电极电弧熔炼技术，反复进行三次熔炼，使金属材料更好地实现脱气、除氧和清楚杂质的过程，从而获得纯净的金属材料坯锭；高的熔化速率和电弧加热区的精确控制，保证熔化金属凝固方向的一致性，大大提高了材料的金属性能，使钛合金易于切削加工；之后进行双重退火，保证钛合金中结晶粒不增大的情况下使再结晶充分进行，改善了钛合金的塑性和组织稳定性，使钛合金在提高切削加工性能的同时还维持了钛合金的高强度和稳定性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1
本实施例所述的一种易于切削加工的钛合金，各组分重量百分比含量为：一级海绵钛 78.5% ，铬 4.5% ，锰 2% ， 铝6.7% ， 硅 0.8% ， 镁 5.5% ，铅 2% 。
本实施例所述一种易于切削加工的钛合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量百分比称取钛 78.5% , 铬 4.5% ，锰 2% ，铝6.7% ，硅 0.8% ，镁 5.5% ，铅 2% ，然后将其混合， 混合均匀后形成混合原料；
（2）将混合原料压制成电极板，然后将其置于自耗电极熔炼炉中，炉中自耗电极底部和坩埚底部之间形成电弧，然后迅速产生一个金属熔池，电极板在其中进行熔炼，获得坯锭一；
（3）将得到的坯锭一用氩弧焊机焊接后放入自耗电极熔炼炉内进行二次熔炼，获得坯锭二；
（4）将步骤（3）得到的坯锭二再次进行步骤（3）的操作，获得坯锭三；
（5）将步骤（4）得到的坯锭三加热到800℃，然后将其轧制成钛合金坯材；
（6）将步骤（5）得到的钛合金坯材加热到1600℃，然后停止加热13分钟，然后再将钛合金坯材加热至1380℃，然后保温4小时，保温处理结束后使钛合金坯材随炉冷却，制得易于切削加工的钛合金。
性能测试：
选取实施例1中制得的钛合金材料30件，进行金属性能测试，测试结果如下：
所选30件材料均达到下列指标：
室温拉伸强度Rm≥950MPa，A5≥8，Z≥21%;
高温蠕变性能600℃/150Mpa/100h条件下残余变形≤0.25%；
室温下对所选钛合金材料进行切削加工，其中28件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃等现象，有1件钛合金材料出现刀具明显磨损的现象，另外一件出现刀具卡阻的现象。
加热至600℃时对所选钛合金材料进行切削加工，其中29件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃等现象，有1件钛合金材料出现轻微裂纹。
实施例2
本实施例采用优选的技术方案，所述的一种易于切削加工的钛合金，各组分重量百分比含量为：一级海绵钛 76.8% ，铬 4.8% ，锰2.6% ， 铝7.1% ， 硅 0.9% ， 镁 5.7% ，铅 1.8% 。
本实施例所述一种易于切削加工的钛合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量百分比称取钛 76.8% , 铬 4.8% ，锰 2.6% ，铝7.1% ，硅 0.9% ，镁 5.7% ，铅 1.8% ，然后将其混合， 混合均匀后形成混合原料；
（2）将混合原料压制成电极板，然后将其置于自耗电极熔炼炉中，炉中自耗电极底部和坩埚底部之间形成电弧，然后迅速产生一个金属熔池，电极板在其中进行熔炼，获得坯锭一；
（3）将得到的坯锭一用氩弧焊机焊接后放入自耗电极熔炼炉内进行二次熔炼，获得坯锭二；
（4）将步骤（3）得到的坯锭二再次进行步骤（3）的操作，获得坯锭三；
（5）将步骤（4）得到的坯锭三加热到805℃，然后将其轧制成钛合金坯材；
（6）将步骤（5）得到的钛合金坯材加热到1590℃，然后停止加热14分钟，然后再将钛合金坯材加热至1370℃，然后保温3.8小时，保温处理结束后使钛合金坯材随炉冷却，制得易于切削加工的钛合金。
性能测试：
选取实施例2中制得的钛合金材料30件，进行金属性能测试，测试结果如下：
所选30件材料均达到下列指标：
室温拉伸强度Rm≥960MPa，A5≥8，Z≥22%;
高温蠕变性能600℃/150Mpa/100h条件下残余变形≤0.24%；
室温下对所选钛合金材料进行切削加工，其中29件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃等现象，有1件钛合金材料出现刀具明显磨损的现象。
加热至600℃时对所选钛合金材料进行切削加工，30件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃和刀具明显磨损等现象。
实施例3
本实施例所述的一种易于切削加工的钛合金，各组分重量百分比含量为：一级海绵钛 85.5% ，铬 3% ，锰 1% ， 铝5.1% ， 硅 0.4% ， 镁 3.7% ，铅 1.3% 。
本实施例所述一种易于切削加工的钛合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量百分比称取钛 85.5% , 铬 3% ，锰 1% ，铝5.1% ，硅 0.4% ，镁 3.7% ，铅 1.3% ，然后将其混合， 混合均匀后形成混合原料；
（2）将混合原料压制成电极板，然后将其置于自耗电极熔炼炉中，炉中自耗电极底部和坩埚底部之间形成电弧，然后迅速产生一个金属熔池，电极板在其中进行熔炼，获得坯锭一；
（3）将得到的坯锭一用氩弧焊机焊接后放入自耗电极熔炼炉内进行二次熔炼，获得坯锭二；
（4）将步骤（3）得到的坯锭二再次进行步骤（3）的操作，获得坯锭三；
（5）将步骤（4）得到的坯锭三加热到780℃，然后将其轧制成钛合金坯材；
（6）将步骤（5）得到的钛合金坯材加热到1500℃，然后停止加热10分钟，然后再将钛合金坯材加热至1350℃，然后保温3小时，保温处理结束后使钛合金坯材随炉冷却，制得易于切削加工的钛合金。
性能测试：
选取实施例3中制得的钛合金材料30件，进行金属性能测试，测试结果如下：
所选30件材料均达到下列指标：
室温拉伸强度Rm≥930MPa，A5≥9，Z≥21%;
高温蠕变性能600℃/150Mpa/100h条件下残余变形≤0.28%；
室温下对所选钛合金材料进行切削加工，其中27件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃等现象，有1件钛合金材料出现刀具明显磨损的现象，有1件钛合金材料出现微小裂纹，另外一件出现刀具卡阻的现象。
加热至600℃时对所选钛合金材料进行切削加工，其中28件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃等现象，有2件钛合金材料出现刀具明显磨损的现象。
实施例4
本实施例所述的一种易于切削加工的钛合金，各组分重量百分比含量为：一级海绵钛 70.9% ，铬 6.1% ，锰 4% ， 铝8% ， 硅 1.3% ， 镁 7% ，铅 2.7% 。
本实施例所述一种易于切削加工的钛合金的制备方法，包括以下步骤：
（1）按质量百分比称取钛 70.9% , 铬 6.1% ，锰 4% ，铝 8% ，硅 1.3% ，镁 7% ，铅 2.7% ，然后将其混合， 混合均匀后形成混合原料；
（2）将混合原料压制成电极板，然后将其置于自耗电极熔炼炉中，炉中自耗电极底部和坩埚底部之间形成电弧，然后迅速产生一个金属熔池，电极板在其中进行熔炼，获得坯锭一；
（3）将得到的坯锭一用氩弧焊机焊接后放入自耗电极熔炼炉内进行二次熔炼，获得坯锭二；
（4）将步骤（3）得到的坯锭二再次进行步骤（3）的操作，获得坯锭三；
（5）将步骤（4）得到的坯锭三加热到830℃，然后将其轧制成钛合金坯材；
（6）将步骤（5）得到的钛合金坯材加热到1650℃，然后停止加热15分钟，然后再将钛合金坯材加热至1400℃，然后保温5小时，保温处理结束后使钛合金坯材随炉冷却，制得易于切削加工的钛合金。
性能测试：
选取实施例4中制得的钛合金材料30件，进行金属性能测试，测试结果如下：
所选30件材料均达到下列指标：
室温拉伸强度Rm≥965MPa，A5≥9，Z≥23%;
高温蠕变性能600℃/150Mpa/100h条件下残余变形≤0.23%；
室温下对所选钛合金材料进行切削加工，其中27件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃等现象，有3件钛合金材料出现微小裂纹。
加热至600℃时对所选钛合金材料进行切削加工，其中28件钛合金材料均可以正常切削加工，没有出现材料断裂、刀具卡阻、刀具崩刃等现象，有1件钛合金材料出现出现微小裂纹，还有1件出现刀具卡阻的现象。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。