一种低成本中高强度耐蚀钛合金及其加工方法技术

本发明专利技术涉及一种低成本中高强度耐蚀钛合金及其加工方法，其特征在于其合金成分按重量百分数计为：Al：3.5%～4.5%，V：2.0%～3.0%，Fe：1.2%～1.8%，O：0.20%～0.30%，铂族元素Pd：0.04%～0.08%或Ru：0.12%～0.25%或Rh：0.08%～0.14%，余量为Ti，其它杂质要求元素要求为：C≤0.08%，N≤0.03%，H≤0.015%。本发明专利技术通过选用廉价的Fe和TiO2、选用低等级海绵钛和添加TC4回收残料，使得新合金的制备成本相比TC4合金降低30%以上；通过添加铂族元素（钯、钌、铑），使得合金的耐腐蚀性性能与TA9和TA10相当，但机械强度比纯钛高出很多；经过热处理后的新合金，其强度和塑性都好于TC4合金，可以进行冷加工，可以冷轧管材、薄板和片材。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，其特征在于其合金成分按重量百分数计为：Al：3.5%～4.5%，V：2.0%～3.0%，Fe：1.2%～1.8%，O：0.20%～0.30%，铂族元素Pd：0.04%～0.08%或Ru：0.12%～0.25%或Rh：0.08%～0.14%，余量为Ti，其它杂质要求元素要求为：C≤0.08%，N≤0.03%，H≤0.015%。本专利技术通过选用廉价的Fe和TiO2、选用低等级海绵钛和添加TC4回收残料，使得新合金的制备成本相比TC4合金降低30%以上；通过添加铂族元素（钯、钌、铑），使得合金的耐腐蚀性性能与TA9和TA10相当，但机械强度比纯钛高出很多；经过热处理后的新合金，其强度和塑性都好于TC4合金，可以进行冷加工，可以冷轧管材、薄板和片材。【专利说明】
本专利技术涉及有色金属材料
，特别是涉及一种低成本中高强度耐蚀钛合金 及其加工方法。
技术介绍
钛及钛合金因具有密度小、比强度高、耐腐蚀等优点，被誉为"海洋金属"和"太空 金属"，广泛用于航空航天、军工、船舶、化工、医学、体育、汽车等领域。 TC4 (Ti-6A1-4V)钛合金是1954年研制成功的等轴马氏体型两项合金，现在已经 发展成为世界各国最通用的钛合金，是中强钛合金的代表，广泛用于航空构件、军工、医疗 和其他民用领域。但是由于其冷加工硬化程度强烈，在轧制过程中很容易出现开裂现象，不 能进行冷加工，只能采用机加和挤压的方法进行制备，这样就必然存在着成本高、成材率低 的问题。而且，研究表明，钛金属在氧化性、中性或弱还原性介质中，表面容易形成保护性钝 化膜，使其具有很强的耐蚀性，但在还原性酸溶液或强氧化性介质中，由于表面难以形成完 整的保护性钝化膜，耐蚀性便不够理想，在高温氯化物溶液中还会产生缝隙腐蚀。因此，为 了进一步提高钛的腐蚀性，开发了典型的TA9和TA10耐蚀钛合金，但是这两种合金由于合 金元素浓度低，适用的介质范围比较窄，其机械强度与纯钛相比没有显著的提高。 现有技术中，还有一些针对TC4、TA9和TA10进行改进的技术，如： 中国专利CN 103045905 A公开了一种低成本钛合金制备方法，该专利中合金成分按 重量百分比计为 A1 :0 ?3%，Cr :L 6 ?4%，Fe :1 ?2%，Si :0· 01 ?0· 13%，B :0 ?(λ 1%，余 量为钛，其中Cr/Fe为1.6?2.0,所述钛合金的Κβ值范围是0.5?0.95, Κβ计算公式 如下所示：Κβ=α/αα+ C2/CK2+ C3/CK3+…+ Cn/CKn，其中Cn为合金元素在合金内的重量 含量％，CK为常用β稳定元素的临界浓度（wt%)。将海绵钛、铬铁中间合金、单值硼、铁单质 和/或铝豆，按所述的合金成分分层布料压制电极，用真空自耗熔炼炉二次熔炼得到铸锭。 该专利技术合金的原材料成本低，且基本力学性能与Ti-6A1-4V相当。 中国专利CN 102061408 A公开了一种低成本钛合金制备方法，该方法采用廉价 的Fe-Mo中间合金和Al-Mo中间合金代替昂贵的合金元素，同时向海绵钛中添加钛的边角 料或残料，利用真空自耗电弧炉熔炼制备钛合金。本专利技术在增大钛边角料或残料在合金制 备中所占的比例的同时采用大变形量加工等短流程加工方法，使得钛合金的制备成本降低 30%以上。 中国专利CN 102828058 A公开了一种低成本钛合金制备方法，该方法为：一、 根据Ti-1. 5Fe-2. 5Mo合金的名义成分将钛粉和MoFe中间合金粉末按配比混合均匀，得到 混合粉末；二、将混合粉末经冷等静压方式压制成型，得到粉末压坯；三、将粉末压坯在温 度为1250°C?1350°C的真空条件下烧结，得到Ti-1.5Fe-2. 5Mo合金。该专利技术采用粒度 较粗的纯钛粉为原料，大大降低了钛粉氧含量，从而控制合金中的氧含量，进一步提高了 Ti-1. 5Fe-2. 5Mo合金零件的塑性和疲劳性能，制备的合金的相对密度达到97%以上，抗拉 强度达到850MPa以上，延伸率不小于15%，断面收缩率不小于20%。 中国专利CN 1962913 A公开了一种可调节性能的低成本钛合金，该技术在 钛中加入Al、Fe、Cr、Ni、S、B、C、Mo等八种元素，其重量百分数组成按以下公式描述： X+Y+Z+Ti=100%，其中 X=A1 彡 6%，Υ=彡 7%，Z=彡3%，按上述配置好的合金料经混合压 制成自耗电极，在真空电弧炉中两次熔炼制成：X、Y、Z参数任意固定一个改变另两个能调 配出所需钛合金的力学性能，σ b可以在350Mpa?1250Mpa内调节，δ可以在5%?30%内 调节，Ψ可以在10%?55%内调节。这样不仅成本可大幅度下降，而且可以得到不同力学 性能的钛合金，使钛合金的应用领域更加广阔。 中国专利CN 1170767 Α公开了一种新型耐蚀钛合金，该合金成分（按％重量计） 为：Ni=0. 3?3, Cr=0. 3?3, Μο=0· 3?3, Cu=0. 3?3及平衡量的Ti，且合金可用熔铸压 力加工方法或粉末冶金方法制造。该技术由于采用少量多元合金化的方法，在合金中加入 适量的Ni、Cr、Mo、Cu元素，大大提高了合金的机械强度和在各种介质中的耐蚀性，扩大了 适用介质范围，此外合金加工性能良好，不含稀贵金属，制造成本低，具有市场竞争力和推 广使用价值。 中国专利CN 101481759 A公开了一种制备含钌耐蚀钛合金的方法，该技术不改 变原钛及钛合金生产工艺，仅需在电极压制工序添加一定量的钌粉即可生产含钌钛合金的 新冶炼工艺，生产的钛锭钌元素分布均匀，无夹杂等冶金缺陷，具有操作简便、成本低廉和 成分控制精确、稳定等显著优点，解决了钌元素在钛锭冶炼中的添加问题，生产的含钌钛合 金材不影响其常规性能的前提下，提高了钛材料的耐蚀性，可以满足工业领域钛材的使用 需要。 中国专利CN 101476059 A公开了一种中强高塑钛合金，该技术中由于铝、锆、 钥、钒和铁等元素的固溶强化效果，合金可保持一定的强度等级，降低合金的原材料成本， 改善了合金的冷加工性能，冷变形量增加，工艺流程缩短，相应的降低了材料的加工成本， 改善了材料的弯曲、折弯、冲压等工艺性能，可进一步满足用户的成型需要。 但是，上述专利技术仅仅是针对TC4、TA9和TA10的某一项性能进行的改进：即或 实现了成本的减低，或提高了合金的强度和塑性，或改善了合金的冷加工性能，或提高了耐 腐蚀性能，并没有一项技术可以使钛合金的加工在成本降低的同时，又能够在强度、塑性、 冷加工性能和耐腐性能上同时得到提高。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种在成本降低的同时，又 能够在强度、塑性、冷加工性能和耐腐性能上同时得到提高的低成本中高强度耐蚀钛合金。 本专利技术的另一目的是提供上述低成本中高强度耐蚀钛合金的加工方法。 为实现本专利技术的目的所采取的技术方案为： 一种低成本中高强度耐蚀钛合金，其特征在于其合金成分按重量百分数计为：A1 : 3. 5% ?4. 5%，V :2· 0% ?3. 0%，Fe :1· 2% ?1. 8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本中高强度耐蚀钛合金，其特征在于其合金成分按重量百分数计为：Al：3.5%～4.5%，V：2.0%～3.0%，Fe：1.2%～1.8%，O：0.20%～0.30%，铂族元素Pd：0.04%～0.08%或Ru：0.12%～0.25%或Rh：0.08%～0.14%，余量为Ti，其它杂质要求元素要求为：C≤0.08%，N≤0.03%，H≤0.015%；所得合金的室温力学性能达到：σb：1000～1100Mpa，δ：18%～25%，ψ：45%～60%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李永林，朱宝辉，刘守田，胡革全，汤泉乐，沈立华，孟鑫，马乐，王培军，
申请(专利权)人：宁夏东方钽业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64