本申请涉及钛合金，和更具体地，涉及钛合金的触变成形。
背景技术：
：钛合金在宽的温度范围内提供高拉伸强度，但重量相对较轻。此外，钛合金耐腐蚀。因此，钛合金用于各种苛刻应用，如飞机部件、医疗装置等。钛合金的塑性成形是昂贵的过程。钛合金的塑性成形所需的工具必须能够承受变形期间的重载。因此，钛合金的塑性成形的工具制造昂贵且由于磨损率高而难以维护。此外，可能难以在塑性成形钛合金时获得复杂的几何形状。因此，通常需要大量的附加机械加工来实现最终产品的所期望的形状，从而进一步增加成本。铸造是获得具有更复杂形状的钛合金产品的常用替代方案。但是，由于钛合金的熔融温度高，以及熔融钛合金与模具材料和环境氧的过度反应性，钛合金的铸造变得复杂。铸造是获得具有更复杂形状的钛合金产品的常用替代方法。但是，由于钛合金的熔融温度高，以及熔融钛合金与模具材料和环境氧的过度反应性，钛合金的铸造变得复杂。因此，钛合金是一些最难以经济有效的方式加工的金属。因此，本领域技术人员持续进行钛合金领域的研究和开发工作。技术实现要素：在一个实施方式中，所公开的钛合金包括钛和约5至约27wt％的钴。在另一个实施方式中，所公开的钛合金基本上由约5至约27wt％的钴和余量的钛组成。在又另一实施方式中，所公开的钛合金基本上由约13至约27wt％的钴和余量的钛组成。在一个实施方式中，用于生产金属制品的所公开的方法包括以下步骤：(1)加热钛合金的块状物(amassoftitaniumalloy)至触变成形温度，该触变成形温度处于钛合金的固相线温度和钛合金的液相线温度之间，该钛合金包括钴和钛；和(2)当该块状物处于触变成形温度时，使该块状物成形为金属制品。在另一个实施方式中，用于生产金属制品的所公开的方法包括以下步骤：(1)加热钛合金的块状物至触变成形温度，该触变成形温度处于钛合金的固相线温度和钛合金的液相线温度之间，该钛合金包括约5至约27wt％的钴和余量的钛；和(2)当该块状物处于触变成形温度时，使该块状物成形为金属制品。所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法的其它实施方式经由以下详细描述、附图和所附权利要求将变得明显。附图说明图1是钛钴合金的相图；图2A和2B是假设平衡(图2A)和Scheil(图2B)条件产生的四种实例钛合金的液相率(liquidfraction)对温度的图；图3A、3B、3C和3D是描绘四种实例钛合金——具体为Ti–17.5Co(图3A)、Ti–18.5Co(图3B)、Ti–19.5Co(图3C)和Ti–20.5Co(图3D)的微观结构对时间(保持在1060℃时)的摄影图像；图4是描绘用于生产金属制品的所公开的方法的一个实施方式的流程图；图5是飞机生产和服务方法学的流程图；和图6是飞机的框图。具体实施方式公开的是钛钴合金。当如本文所公开的那样控制所公开的钛钴合金中钴添加的组成限制(compositionallimit)时，所得到的钛钴合金可具体地非常适合用于通过触变成形生产金属制品。在不限制于任意具体理论的情况下，相信所公开的钛钴合金非常适合用于通过触变成形生产金属制品，因为所公开的钛钴合金的凝固范围相对宽。如本文所使用的，“凝固范围”指代钛钴合金的固相线温度和液相线温度之间的差(ΔT)，并且高度依赖于合金组成。作为一个实例，所公开的钛钴合金的凝固范围至少可为约50℃。作为另一实例，所公开的钛钴合金的凝固范围至少可为约100℃。作为另一实例，所公开的钛钴合金的凝固范围至少可为约150℃。作为另一实例，所公开的钛钴合金的凝固范围至少可为约200℃。作为另一实例，所公开的钛钴合金的凝固范围至少可为约250℃。作为另一实例，所公开的钛钴合金的凝固范围至少可为约300℃。当加热至钛钴合金的固相线温度和液相线温度之间的温度时，所公开的钛钴合金变得可触变成形。但是，当钛钴合金的液相率过高时(工艺变得类似于铸造)或过低时(工艺变得类似于塑性金属成形)，触变成形的优势被限制。因此，当钛钴合金的液相率处于约30％和约50％之间时触变成形可以是有利的。在不限制于任意具体理论的情况下，进一步相信所公开的钛钴合金非常适合用于通过触变成形生产金属制品，因为所公开的钛钴合金在显著低于传统钛合金铸造温度的温度下获得约30％和约50％之间的液相率。在一个表达中，所公开的钛钴合金在小于1,200℃的温度下获得约30％和约50％之间的液相率。在另一个表达中，所公开的钛钴合金在小于1,150℃的温度下获得约30％和约50％之间的液相率。在另一个表达中，所公开的钛钴合金在小于1,100℃的温度下获得约30％和约50％之间的液相率。在另一个表达中，所公开的钛钴合金在小于1,050℃的温度下获得约30％和约50％之间的液相率。在又另一表达中，所公开的钛钴合金在约1,025℃的温度下获得约30％和约50％之间的液相率。在一个实施方式中，公开的是具有表1中所示组成的钛钴合金。表1元素范围(wt％)Co5–27Ti余量因此，所公开的钛钴合金可由(或基本上由)钛(Ti)和钴(Co)组成。本领域技术人员会意识到，还可存在各种杂质——其大体上不影响所公开的钛钴合金的物理性质，并且这种杂质的存在不会导致偏离本公开的范围。例如，所公开的钛钴合金的杂质含量可以如表2中所示进行控制。表2在不限制于任意具体理论的情况下，相信钴添加稍微增加了铸态和锻造合金的硬度，和有助于所公开的钛钴合金的可触变成形性。如表1所示，加入到所公开的钛钴合金的钴添加的组成限制的范围为约5wt％至约27wt％。在一个变化中，钴添加的组成限制的范围为约10wt％至约27wt％。在另一变化中，钴添加的组成限制的范围为约13wt％至约27wt％。在另一变化中，钴添加的组成限制的范围为约15wt％至约25wt％。在另一变化中，钴添加的组成限制的范围为约17wt％至约23wt％。在又另一变化中，钴添加的组成限制的范围为约17wt％至约21wt％。实例1(Ti–13-27Co)所公开的钛钴合金的一个通常的非限制性实例具有表3中所示的组成。表3元素含量(wt％)Co13–27Ti余量参考图1的相图，具体地参考图1的交叉阴影区域，所公开的Ti–13-27Co合金具有相对低的固相线温度(大约1,015℃)和相对宽的凝固范围。因此，所公开的Ti–13-27Co合金非常适合于触变成形。实例2(Ti–17.5Co)所公开的钛钴合金的一个具体的非限制性实例具有以下公称组成：Ti–17.5Co和表4中所示的测量组成。表4来自威斯康星州的Middleton的CompuThermLLC的PANDATTM软件(版本20142.0)用于产生所公开的Ti–17.5Co合金的液相率对温度数据——假设平衡条件和Scheil条件。结果显示在图2A(平衡条件)和2B(Scheil条件)中。基于来自图2A(平衡条件)的数据，所公开的Ti–17.5Co合金具有约1,015℃的固相线温度和约1,350℃的液相线温度，其中凝固范围为约335℃。参考图3A，所公开的Ti–17.5Co合金加热至1,060℃——固相线温度和液相线温度之间的温度(即，触变成形温度)——并且在0秒、60秒、300秒和600秒时拍摄显微照片。显微照片显示所公开的Ti–17.5Co合金如何在1,060℃下具有球状微观结构，所述球状微观结构随时间推移变得越来越圆。因此，所公开的Ti–17.5Co合金具体地非常适合于触变成形。实例3(Ti–18.5Co)所公开的钛钴合金的另一具体的非限制性实例具有以下公称组成：Ti–18.5Co和表5中所示的测量组成。表5元素含量(wt％)Ti余量Co18.9±0.2O0.154±0.012N0.010±0.007PANDATTM软件(版本20142.0)用于产生所公开的Ti–18.5Co合金的液相率对温度数据——假设平衡条件和Scheil条件。结果显示在图2A(平衡条件)和2B(Scheil条件)中。基于来自图2A(平衡条件)的数据，所公开的Ti–18.5Co合金具有约1,015℃的固相线温度和约1,321℃的液相线温度，其中凝固范围为约306℃。参考图3B，所公开的Ti–18.5Co合金加热至1,060℃——固相线温度和液相线温度之间的温度(即，触变成形温度)——并且在0秒、60秒、300秒和600秒时拍摄显微照片。显微照片显示所公开的Ti–18.5Co合金如何在1,060℃下具有球状微观结构，所述球状微观结构随时间推移变得越来越圆。因此，所公开的Ti–18.5Co合金具体地非常适合于触变成形。实例4(Ti–19.5Co)所公开的钛钴合金的另一具体的非限制性实例具有以下公称组成：Ti–19.5Co和表6中所示的测量组成。表6元素含量(wt％)Ti余量Co19.6±0.2O0.147±0.003N0.007±0.002PANDATTM软件(版本20142.0)用于产生所公开的Ti–19.5Co合金的液相率对温度数据——假设平衡条件和Scheil条件。结果显示在图2A(平衡条件)和2B(Scheil条件)中。基于来自图2A(平衡条件)的数据，所公开的Ti–19.5Co合金具有约1,015℃的固相线温度和约1,291℃的液相线温度，其中凝固范围为约276℃。参考图3C，所公开的Ti–19.5Co合金加热至1,060℃——固相线温度和液相线温度之间的温度(即，触变成形温度)——并且在0秒、60秒、300秒和600秒时拍摄显微照片。显微照片显示所公开的Ti–19.5Co合金在1,060℃下如何具有球状微观结构，所述球状微观结构随时间推移变得越来越圆。因此，所公开的Ti–19.5Co合金具体地非常适合于触变成形。实例5(Ti–20.5Co)所公开的钛钴合金的另一具体的非限制性实例具有以下公称组成：Ti–20.5Co和表7中所示的测量组成。表7元素含量(wt％)Ti余量Co20.5±0.3O0.143±0.004N0.006±0.001PANDATTM软件(版本20142.0)用于产生所公开的Ti–20.5Co合金的液相率对温度数据——假设平衡条件和Scheil条件。结果显示在图2A(平衡条件)和2B(Scheil条件)中。基于来自图2A(平衡条件)的数据，所公开的Ti–20.5Co合金具有约1,015℃的固相线温度和约1,259℃的液相线温度，其中凝固范围为约244℃。参考图3D，所公开的Ti–20.5Co合金加热至1,060℃——固相线温度和液相线温度之间的温度(即，触变成形温度)——并且在0秒、60秒、300秒和600秒时拍摄显微照片。显微照片显示所公开的Ti–20.5Co合金在1,060℃下如何具有球状微观结构，所述球状微观结构随时间推移变得越来越圆。因此，所公开的Ti–20.5Co合金具体地非常适合于触变成形。因此，公开的是非常适于触变成形的钛钴合金。而且，公开的是通过触变成形生产金属制品，具体为钛合金制品的方法。现参考图4，用于生产金属制品的所公开的方法(通常指10)的一个实施方式可开始于方框12，其中选择钛合金用作起始材料。钛合金的选择(方框12)可包括选择具有以上表1中所示组成的钛钴合金。就此，本领域技术人员会意识到，钛合金的选择(方框12)可包括选择可市售的钛合金，或可选地，选择非可市售的钛合金。在非可市售的钛合金的情况下，钛合金可以是为用于所公开的方法10而定制的。如本文所公开的，在钛合金的选择(方框12)期间凝固范围可以是一个考虑。例如，钛合金的选择(方框12)可包括选择具有至少50℃，如至少100℃、或至少150℃、或至少200℃、或至少250℃、或至少300℃的凝固范围的钛钴合金。同样如本文所公开的，在钛合金的选择(方框12)期间，获得约30％和约50％之间的液相率的温度可为另一个考虑。例如，钛合金的选择(方框12)可包括选择在小于1,200℃的温度，如小于1,150℃的温度、或小于1,100℃的温度、或小于1,050℃的温度下获得约30％和约50％之间的液相率的钛钴合金。在方框14处，钛合金的块状物可被加热至触变成形温度(即，钛合金的固相线温度和液相线温度之间的温度)。在一个具体实施方案中，钛合金的块状物可被加热至具体触变成形温度，并且具体的触变成形温度可被选择以获得钛合金的块状物中的期望的液相率。作为一个实例，期望的液相率可为约10％至约70％。作为另一实例，期望的液相率可为约20％至约60％。作为又一实例，期望的液相率可为约30％至约50％。在方框16处，钛合金的块状物可任选地在触变成形温度保持预定最小量的时间，随后进行接下来的步骤(方框18)。作为一个实例，预定最小量的时间可为约10秒。作为另一实例，预定最小量的时间可为约30秒。作为另一实例，预定最小量的时间可为约60秒。作为另一实例，预定最小量的时间可为约300秒。作为又另一实例，预定最小量的时间可为约600秒。在方框18处，当该块状物处于触变成形温度时，可将钛合金的块状物成形为金属制品。可以使用各种成形技术，诸如(无限制地)铸造和模塑。因此，所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法可便于在显著低于传统钛铸造温度的温度下生产网状(或接近网状)钛合金制品，并且不需要一般与钛合金的塑性成形相关的复杂/昂贵工具。因此，所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法具有显著降低生产钛合金制品的成本的潜力。本公开的实例可在如图5中所示的飞机生产和服务方法100和图6中所示的飞机102的情境中进行描述。在生产前，飞机生产和服务方法100可包括飞机102的规格和设计104以及材料采购106。在生产期间，进行飞机102的部件/子组件生产108和系统集成110。然后，飞机102可通过认证和交付112，以便投入服务114。在客户服务时，飞机102被安排用于日常维护和服务116，其还可包括改造、重构、翻新等。方法100的工序中的每个可由系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或完成。为本说明的目的，系统集成商可非限制地包括任意数量的飞机生产商和主要系统分包商；第三方可非限制地包括任意数量的供货商、分包商和供应商；以及运营商可为航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等等。如图6中所示，由实例方法100生产的飞机102可包括具有多个系统120和内部122的机身118。多个系统120的实例可包括推进系统124、电气系统126、液压系统128和环境系统130中的一个或多个。可包括任意数量的其它系统。在飞机生产和服务方法100的阶段的任意一个或多个期间可利用所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法。作为一个实例，可以使用所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法制造或生产对应于部件/子组件生产108、系统集成110和或维护和服务116的部件或子组件。作为另一实例，可使用所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法建造机身118。而且，在部件/子组件生产108和/或系统集成110期间可利用一个或多个设备实例、方法实例或其组合，例如，通过大大加快飞机102(如机身118和/或内部122)的组装或降低飞机102(如机身118和/或内部122)的成本。类似地，在飞机102处于服务时系统实例、方法实例或其组合中的一个或多个可用于，例如并且无限制地，维护和服务116。所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法在飞机的情境中进行描述；但是，本领域普通技术人员将容易意识到，所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法可用于各种应用。例如，所公开的钛钴合金和相关的触变成形方法可实施于各种类型的交通工具，包括，例如直升机、客船、汽车、海用产品(船、电机等)等。各种非交通工具的应用(如医疗应用)也被考虑到。尽管已经示出和描述了所有公开的钛合金和相关的触变成形方法的各种实施方式，但是本领域技术人员在阅读说明书后可想到修改。本申请包括这样的修改并且仅受权利要求的范围限制。当前第1页1 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