本发明属于合金材料
技术领域：
，涉及高强度高韧性钛合金及其制备方法。
背景技术：
：航空航天业和军工的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切，因此，研究用于航空大型结构件和特种车辆大型锻件的新型高强度高韧性钛合金得到世界各国的重视。而现有钛合金的强度和韧性不足，拉伸延性低，可锻性差，制造成本高，性能对工艺参数敏感，这些都限制了现有钛合金在航空航天业和军工方面的应用。技术实现要素：本发明的首要目的是提供高强度高韧性钛合金，以兼具优秀的力学性能和断裂韧性。为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，所述的高强度高韧性钛合金除主要含有钛外，还含有重量百分比5-9％的铝，0.1-2.5％的钒，0.1-2.5％的铬，0.1-2％的钼，以及微量的不可避免的杂质。在一种优选的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，其中所述的高强度高韧性钛合金还含有重量百分比0.1-2％的锆。在一种优选的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，其中所述的高强度高韧性钛合金还含有重量百分比0.1-2％的铌。在一种优选的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，其中所述的不可避免的杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比小于钛合金总重量的0.4％。在一种优选的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，其中所述的高强度高韧性钛合金由以下重量百分比的物质组成：铝5-9％，钒0.1-2.5％，铬0.1-2.5％，钼0.1-2％，锆0.1-2％，其余为钛和不可避免的杂质。在一种优选的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，其中所述的高强度高韧性钛合金由以下重量百分比的物质组成：铝5-9％，钒0.1-2.5％，铬0.1-2.5％，钼0.1-2％，锆0.1-2％，铌0.1-2％，其余为钛和不可避免的杂质。在一种优选的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，其中所述的高强度高韧性钛合金由以下重量百分比的物质组成：钛大于79.4％，铝5-9％，钒0.1-2.5％，铬0.1-2.5％，钼0.1-2％，锆0.1-2％，铌0.1-2％，其余为不可避免的杂质。在一种更加优选的实施方案中，本发明提供高强度高韧性钛合金，其中所述的钒以钒铝中间合金形式加入，所述的铬以铝铬中间合金形式加入，所述的钼以铝钼中间合金形式加入，所述的锆以单质形式加入，所述的铌以铝铌中间合金形式加入。本发明的第二个目的是提供如上所述高强度高韧性钛合金的制备方法，以使钛合金更容易进行加工，热处理性能更好；制备得到的钛合金更加均匀，兼具优秀的力学性能和断裂韧性。为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供如上所述高强度高韧性钛合金的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：(1)将组成合金的物质混料后压制成电极，在真空自耗炉中熔炼两次或者三次得到合金铸锭；(2)铸锭经扒皮，切去冒口和尾部后，经过开坯锻造，制成锻件。在一种优选的实施方案中，本发明提供如上所述高强度高韧性钛合金的制备方法，其中所述的真空自耗炉中熔炼的真空度为0.1-10pa。在一种优选的实施方案中，本发明提供如上所述高强度高韧性钛合金的制备方法，其中所述的开坯锻造为四火锻造，一火锻造的温度为1060℃-1160℃；二火锻造的温度为1000℃-1100℃；三火锻造的温度为920℃-1020℃；四火锻造的温度为910-1010℃。本发明的有益效果在于，本发明的高强度高韧性钛合金较现有技术的钛合金具有明显更优的力学性能和断裂韧性。而利用本发明的高强度高韧性钛合金的制备方法，可以使钛合金更容易进行加工，热处理性能更好；制备得到的钛合金更加均匀，兼具优秀的力学性能和断裂韧性。本发明的高强度高韧性钛合金具有明显更优的力学性能和断裂韧性，强度更高，冷热加工性能良好，冲压、锻造及轧制方便，易切削加工，可以大幅度提高终端产品的成材率及使用寿命。具体实施方式以下结合实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。实施例1：各配方钛合金材料的制备采用如下方法制备表1中各配方组成的钛合金材料(各物质含量均为重量百分比含量；各配方不可避免杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比均小于钛合金总重量的0.4％)。按各配方组成配制合金料，将所需的海绵钛、铝钒中间合金、铝铬中间合金、铝钼中间合金、锆单质、铝铌中间合金混料后压制成电极，在真空自耗炉中熔炼两次或者三次得到合金铸锭(熔炼真空度要求低于1pa)。铸锭经扒皮，切去冒口和尾部后，开坯锻造为四火锻造(一火锻造的温度为1110℃；二火锻造的温度为1050℃；三火锻造的温度为970℃；四火锻造的温度为960℃)，然后在970℃制成锻件。表1不同配方组成的钛合金材料实施例2：各配方钛合金材料的力学性能检测将按实施例1的各配方制得的钛合金锻件按国标gb/t228.1-2010制成拉伸试样，进行室温下的综合力学性能测试，测试结果如下表2所示。表2各配方钛合金材料的力学性能测试结果由上述表2中数据可以看出，本发明的钛合金材料强度高，具有明显更优的力学性能。实施例3：各配方钛合金材料的断裂韧性检测根据国标gb/t4161-2007的检测标准将实施例1各配方的钛合金材料制成试样，分别对断裂韧性进行测试，测试结果如下表3所示。表3各配方钛合金材料的断裂韧性检测结果配方编号断裂韧性(j/cm2)140244346465567668782884987由上述表3中数据可以看出，本发明的钛合金材料具有明显更好的断裂韧性。上述实施例只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。当前第1页12