一种含锆TB6钛合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含锆TB6钛合金，按质量百分数计，包括以下组分：Ti 34％～76％，Zr 10％～50％，V 9.0％～11％，Fe1.6％～2.2％，Al 2.6％～3.4％。在本发明专利技术中，所述Zr元素的添加能够有效抑制绝热和回火ω相的产生，Zr与Ti同属第ⅣB族，且具有相同的最外层电子排布方式和相似的力学及物化性能，本发明专利技术所涉及的近β相含锆钛合金具有更高的强度和较好的塑性。根据实施例的记载，本发明专利技术所述的含锆TB6钛合金与实测的Ti‑10V‑2Fe‑3Al钛合金相比，抗拉强度最大可提高47.56％。

【技术实现步骤摘要】
一种含锆TB6钛合金及其制备方法
本专利技术涉及合金
，尤其涉及一种含锆TB6钛合金及其制备方法。
技术介绍
钛合金TB6属于近β型的钛合金，因为其又高的比强度，极好的断裂韧性，好的蠕变和优良的抗腐蚀性能，被广泛应用到航空航天、生物医学等领域，但TB6合金经过低温时效后极易析出脆性ω相，恶化合金塑性，因此，在实际工作中应极力避免。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有较好塑性的含锆TB6钛合金及其制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种含锆TB6钛合金，按质量百分数计，包括以下组分：优选的，按质量百分数计，所述含锆TB6钛合金包括以下组分：本专利技术还提供了上述技术方案所述含锆TB6钛合金的制备方法，包括以下步骤：按照所述含锆TB6钛合金的成分配比将合金原料进行熔炼，得到合金铸锭；将所述合金铸锭进行热轧，得到含锆TB6钛合金。优选的，所述熔炼的温度为2400～2600℃，熔炼的时间为12～24分钟。优选的，所述熔炼在惰性气氛保护下进行，所述惰性气氛的压力为0.04～0.08MPa。优选的，所述热轧为4～6道次轧制，热轧的总变形量为60％～70％。优选的，每道次轧制的温度独立地为790～850℃，每道次轧制的时间独立地为3～7min。本专利技术提供了一种含锆TB6钛合金，按质量百分数计，包括以下组分：Ti34％～76％，Zr10％～50％，V9.0％～11％，Fe1.6％～2.2％，Al2.6％～3.4％。在本专利技术中，所述Zr元素的添加能够有效抑制绝热和回火ω相的产生，Zr与Ti同属第ⅣB族，且具有相同的最外层电子排布方式和相似的力学及物化性能，本专利技术所涉及的近β相含锆钛合金具有更高的强度和较好的塑性。根据实施例的记载，本专利技术所述的含锆TB6钛合金与实测的Ti-10V-2Fe-3Al钛合金相比，抗拉强度最大可提高47.56％。附图说明图1为本专利技术的拉伸试样尺寸图；图2为实施例1制备得到的含锆TB6钛合金的金相光学显微图；图3为实施例2制备得到的含锆TB6钛合金的金相光学显微图；图4为实施例3制备得到的含锆TB6钛合金的金相光学显微图；图5为实施例4制备得到的含锆TB6钛合金的金相光学显微图；图6为实施例5制备得到的含锆TB6钛合金的金相光学显微图。具体实施方式本专利技术提供了一种含锆TB6钛合金，按质量百分数计，包括以下组分：在本专利技术中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。按质量百分含量计，本专利技术所述的含锆TB6钛合金含有34％～76％的Ti，优选为45％～65％，更优选为50％～60％。按质量百分含量计，本专利技术所述的含锆TB6钛合金含有10％～50％的Zr，优选为20％～40％，更优选为25％～35％。在本专利技术中，所述Zr可以与Ti形成无限固溶体，提高合金的强度和塑性。锆元素的致钝电位较Ti更负，即使在弱氧化环境下依然可以发生钝化，提高表面生成致密氧化膜的能力，提高合金的耐腐蚀性能。在本专利技术中，所述Zr含量在上述范围内可实现Zr与Ti两种元素在力学性能和耐腐蚀性能上的互补，可以通过固溶强化效果提升合金的力学性能和耐腐蚀性能。按质量百分含量计，本专利技术所述的含锆TB6钛合金含有9.0％～11％的V，优选为9.5％～10.5％，更优选为9.8％～10.2％。在本专利技术中，所述钒降低了合金的相转变温度，使合金形成β相的能力增强，增强了钛合金的淬透性和热加工强化效果。按质量百分含量计，本专利技术所述的含锆TB6钛合金含有1.6％～2.2％的Fe，优选为1.7％～2.1％，更优选为1.9％～2.0％。在本专利技术中，所述铁的添加可以降低合金的弹性模量，提升合金的力学性能，并显著改善合金的耐磨性能。按质量百分含量计，本专利技术所述的含锆TB6钛合金含有2.6％～3.4％的Al，优选为2.8％～3.2％，更优选为2.9％～3.1％。在本专利技术中，所述铝可以大幅提高钛合金的比强度。在本专利技术中，大量添加Zr元素可以提高合金的耐热性能，以补足V元素添加后耐热性能下降的缺点。Mo的添加可以补足大量Zr添加后的点蚀危害影响。Al和Zr的添加均可有效抑制ω相的产生。本专利技术还提供了上述技术方案所述含锆TB6钛合金的制备方法，包括以下步骤：按照所述含锆TB6钛合金的成分配比将合金原料进行熔炼，得到合金铸锭；将所述合金铸锭进行热轧，得到含锆TB6钛合金。本专利技术按照所述含锆TB6钛合金的成分配比将合金原料进行熔炼，得到合金铸锭。本专利技术对所述合金原料的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于熔炼合金的合金原料即可。在本专利技术中，所述合金原料优选包括钛、锆、钒、铁和铝。本专利技术对所述合金原料的形态与纯度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本专利技术中，所述钛可以具体选择为工业级海绵钛；所述锆可以具体选择海绵锆；所述钒可以具体选择为纯钒；所述铁可以具体选择为纯铁；所述铝可以具体选择为纯铝。在本专利技术中，在进行所述熔炼之前优选对所述合金原料进行预处理，所述预处理优选为将所述合金原料在有机溶剂中进行超声处理。在本专利技术中，所述有机溶剂优选为无水乙醇。本专利技术对所述超声的操作没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声过程超声并达到清洗合金原料的目的即可。超声完成后，本专利技术优选对所述超声后的合金原料进行风干。本专利技术对所述风干没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的风干条件即可。在本专利技术中，所述熔炼的温度优选为2400～2600℃，更优选为2450～2550℃，最优选为2480～2520℃；所述熔炼的时间优选为12～24分钟，更优选为15～20分钟，最优选为16～18分钟。在本专利技术中，所述熔炼优选在惰性气氛保护下进行；本专利技术对所述惰性气氛没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的惰性气氛即可；所述惰性气氛的压力优选为0.04～0.08MPa，更优选为0.05～0.07MPa；在本专利技术中，在充入惰性气体前优选先对熔炼环境抽真空，所述真空的真空度优选为3×10-3Pa～7×10-3Pa，更优选为4×10-3Pa～6×10-3Pa。本专利技术优选在每次熔炼次后将铸锭翻转，然后进行下一次熔炼，在本专利技术中，所述熔炼的次数优选为4～8次，更优选为5～6次；所述每次熔炼的时间优选为2～4分钟，更优选为2.5～3.5分钟，最优选为2.8～3.2分钟。在本专利技术中，所述翻转可以保证合金铸锭的成分更均匀。本专利技术对所述熔炼的具体方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的熔炼钛合金的方法进行熔炼即可。在本专利技术中可以具体的选择为非自耗真空弧熔炼，所述非自耗真空弧熔炼的工作电流可以具体选择为500A。得到合金铸锭后，本专利技术将所述合金铸锭进行热轧，得到含锆TB6钛合金。在本专利技术中，所述热轧优选为4～6道次轧制，更优选为5道次；在本专利技术中，所述每道次轧制的温度独立地优选为790～850℃，更优选为800～840℃，最优选为810～830℃；所述每道次轧制的时间独立地优选为3～7min，更优选为4～6min，最优选为4.5～5.5min。在本专利技术中，所述热轧的总变形量优选为60％～70％，更优选为62％～68％，最优选为64％～66％。在进行热轧前，本专利技术优选将所述合金铸锭进行热处理，所述热处理优选为将所述合金铸锭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含锆TB6钛合金，按质量百分数计，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种含锆TB6钛合金，按质量百分数计，包括以下组分：2.如权利要求1所述的含锆TB6钛合金，其特征在于，按质量百分数计，包括以下组分：3.权利要求1或2所述的含锆TB6钛合金的制备方法，包括以下步骤：按照所述含锆TB6钛合金的成分配比将合金原料进行熔炼，得到合金铸锭；将所述合金铸锭进行热轧，得到含锆TB6钛合金。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为2400～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘日平，陈博涵，张星，马明臻，张新宇，刘永，张兵，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13