一种增强增韧亚稳β钛合金及其制备方法与流程

文档序号:26349934发布日期:2021-08-20 20:22阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种增强增韧亚稳β钛合金,按照重量百分比,各元素成分为:al:3.7%~5.0%,mo:4.7%~6.0%,v:4.5%~5.5%,cr:4.5%~6.0%,nb:0.5%~2.0%,o:0.05%~0.15%,余量为ti和不可避免的杂质,杂质元素总量不超过0.15%,以上组分重量百分比之和为100%。

2.根据权利要求1所述的增强增韧亚稳β钛合金,其特征在于所述杂质元素中,杂质fe元素含量≤0.1%。

3.根据权利要求1所述的增强增韧亚稳β钛合金,其特征在于所述cr元素全部由movalcr四元中间合金引入;所述mo、v元素主要来源于movalcr四元中间合金,元素不足量由相应二元合金引入;所述nb元素来源于nbti合金;所述al元素由movalcr四元中间合金、相应的二元合金及al单质金属引入;ti元素主要由海绵钛引入;o元素由tio2引入。

4.根据权利要求3所述的增强增韧亚稳β钛合金,其特征在于所述movalcr四元中间合金中,各元素重量百分比为mo:25.0%~30.0%,v:25.0%~30.0%,cr:30.0%~40.0%,余量为al。

5.根据权利要求4所述的增强增韧亚稳β钛合金,其特征在于所述movalcr四元中间合金由氧化钼、氧化铬、氧化钒和铝粉通过铝热还原法制备。

6.根据权利要求3所述的增强增韧亚稳β钛合金,其特征在于所述nbti合金中,nb元素重量百分比为40%~60%,余量为ti。

7.据权利要求3所述的增强增韧亚稳β钛合金,其特征在于引入所述mo、v元素的二元合金分别为铝钼合金和钒铝合金。

8.根据权利要求1至7任一所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法,其步骤包括:

1)制备自耗电极:以cr元素全部由movalcr四元中间合金引入为配料基础,将颗粒状movalcr四元中间合金、屑状nbti中间合金、铝钼合金、钒铝合金、铝、二氧化钛和海绵钛按照配比配料后混料,压制电极块,将电极块串联焊接为自耗电极;

2)真空自耗熔炼:将自耗电极进行三次真空自耗熔炼,得到钛合金铸锭;

3)锻造:将钛合金铸锭进行锻造破碎铸态晶粒,然后在相变点以下制备成棒材;

4)热处理:将棒材进行固溶时效热处理得到增强增韧亚稳β钛合金。

9.根据权利要求8所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法,其特征在于所述步骤1)中,movalcr四元中间合金的颗粒粒径为0.15mm~6.0mm。

10.根据权利要求8所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法,其特征在于所述步骤2)中,三次真空自耗熔炼坩埚尺寸为φ520mm~φ920mm。

11.根据权利要求8所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法,其特征在于所述步骤2)中,第一次真空自耗熔炼和第二次真空自耗熔炼参数为:熔炼电压32v~40v,熔炼电流16ka~30ka,稳弧电流10a~30a。

12.根据权利要求8所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法,其特征在于所述步骤2)中,第三次真空自耗熔炼参数:第1阶段,起弧初期,电流3ka~6ka,熔炼电压25v~30v,稳弧电流0a~15a,保持5~20min;第2阶段,起弧中期,电流快速升至15ka~30ka,熔炼电压30v~40v,稳弧电流10a~25a,保持时间大于40min;第3阶段,正常熔炼前期,待自耗电极剩余重量约为总重的3/4时,将电流缓慢降至11ka~25ka,熔炼电压28v~38v,稳弧电流10a~25a;第4阶段,正常熔炼中后期,待自耗电极剩余重量约为总重的1/4时,将熔炼电流缓慢降至8ka~20ka,熔炼电压27v~38v,稳弧电流8a~20a,直到熔炼结束。

13.根据权利要求8所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法,其特征在于所述步骤3)中,钛合金铸锭在1000℃~1200℃开坯锻造成棒坯,变形量为40~70%;然后逐火次逐渐降低温度,最后降温至740℃~770℃,镦粗拔长及摔圆,累积变形量为70~90%,制成棒材。

14.根据权利要求8所述的增强增韧亚稳β钛合金的制备方法,其特征在于所述步骤4)中,固溶时效热处理制度为在820℃~900℃固溶处理2~6小时,空气中冷却后,随后在520℃~540℃时效处理4~10小时,在空气中冷却。


技术总结
一种增强增韧亚稳β钛合金,按照重量百分比,各元素成分为:Al:3.7%~5.0%,Mo:4.7%~6.0%,V:4.5%~5.5%,Cr:4.5%~6.0%,Nb:0.5%~2.0%,O:0.05%~0.15%,余量为Ti和不可避免的杂质,杂质元素总量不超过0.15%,以上组分重量百分比之和为100%。通过三次真空自耗熔炼、锻造、固溶时效热处理制备。本发明的钛合金,具有高强度、良好的塑性、韧性,综合性能良好,可大批量化工业生产。

技术研发人员:刘向宏;冯军;崔林林;王涛;李少强;王凯旋;杜予暄;张新全;付杰;何永胜;李辉;冯勇;张平祥;李波;秦峰英
受保护的技术使用者:西部超导材料科技股份有限公司
技术研发日:2021.05.20
技术公布日:2021.08.20
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