粉状钛合金组合物和由其形成的物品制造技术

粉状钛合金组合物和由其形成的物品。一种钛合金熔体包括按重量计大约7.0％至大约9.0％钒(V)、按重量计大约3.0％至大约4.5％铝(Al)、按重量计大约0.8％至大约1.5％铁(Fe)、按重量计至多大约0.15％氧(O)和钛(Ti)，并且一种由该钛合金熔体形成的钛合金粉末包括按重量计大约7.0％至大约9.0％钒(V)、按重量计大约3.0％至大约4.5％铝(Al)、按重量计大约0.8％至大约1.5％铁(Fe)、按重量计至多大约0.18％氧(O)、和钛(Ti)。

Powdery titanium alloy compositions and articles formed by it

A powdery titanium alloy composition and an article formed by it. A titanium alloy melt comprises by weight of about 7% to about 9% V (V), by weight of about 3% to about 4.5% aluminum (Al), by weight of about 0.8% to about 1.5% iron (Fe), by weight to about 0.15% oxygen (O) and titanium (Ti), and a titanium alloy powder formed by the titanium alloy melt comprises by weight of about 7% to about 9% V (V), by weight of about 3% to about 4.5% aluminum (Al), by weight of about 0.8% to about 1.5% iron (Fe), by weight to about 0.18% oxygen (O), and titanium (Ti).

【技术实现步骤摘要】
粉状钛合金组合物和由其形成的物品优先权本申请是于2016年7月26提交的标题为“PowderedTitaniumAlloyCompositionandArticleFormedTherefrom”的美国序号15/219,812的继续部分，并且要求其优先权。
本申请一般地涉及钛合金，并且更具体地，涉及用于粉末冶金的钛合金。
技术介绍
钛合金在宽温度范围上提供高拉伸强度，然而是相对轻重量的。Ti-6Al-4V可能是最常见且广泛使用的钛合金。在锻制形式上，Ti-6Al-4V具有相对较低的密度(大约4.47g/cm3)，然而展示优越的机械性质，诸如超过120ksi(每平方英寸千磅)的屈服强度、超过130ksi的最终拉伸强度、至少10％的拉长和超过90ksi的疲劳极限(1000万+循环)。此外，钛合金抗腐蚀。因此，钛合金(具体地Ti-6Al-4V)被用在各种需求应用(诸如飞机组件、医学装置等)中。粉末冶金制造技术(诸如模压、金属注入成型、直接热等静压等)导致纯净(或几乎纯净)物品的形成。因此，粉末冶金制造技术通过显著地减少(若不完全消除的话)对机械加工操作的需要来提供显著成本节约的机会，所述机械加工操作是时间密集的且浪费材料。Ti-6Al-4V粉末是可用的，并且已利用粉末冶金制造技术形成为各种物品。然而，由Ti-6Al-4V粉末形成的物品不具有与由锻制Ti-6Al-4V形成的物品相同的机械性质。例如，由Ti-6Al-4V粉末形成的物品的疲劳极限可以比由锻制Ti-6Al-4V形成的物品的疲劳极限小20％至30％(例如，粉状为70ksi，锻制为95ksi)。在许多应用中，疲劳极限的这种显著减少可能不是可接受的。因此，本领域技术人员在钛合金的领域中继续研发努力。
技术实现思路
在一个实施方式中，所公开的钛合金熔体包括按重量计大约7.0％至大约9.0％的钒(V)、按重量计大约3.0％至大约4.5％的铝(Al)、按重量计大约0.8％至大约1.5％的铁(Fe)、按重量计至多大约0.15％的氧(O)、和钛(Ti)。在一个实施方式中，所公开的钛合金粉末包括按重量计大约7.0％至大约9.0％的钒(V)、按重量计大约3.0％至大约4.5％的铝(Al)、按重量计大约0.8％至大约1.5％的铁(Fe)、按重量计至多大约0.18％的氧(O)、和钛(Ti)。在一个实施方式中，所公开的用于制造钛合金粉末的方法包括以下步骤：(1)制备包括按重量计大约7.0％至大约9.0％的钒(V)、按重量计大约3.0％至大约4.5％的铝(Al)、按重量计大约0.8％至大约1.5％的铁(Fe)、按重量计至多大约0.12％的氧(O)和钛(Ti)的钛合金熔体，以及(2)使所述钛合金熔体雾化以形成包括按重量计大约7.0％至大约9.0％的钒(V)、按重量计大约3.0％至大约4.5％的铝(Al)、按重量计大约0.8％至大约1.5％的铁(Fe)、按重量计至多大约0.14％的氧(O)、和钛(Ti)的所述钛合金粉末。所公开的钛合金组合物的其它实施方式从以下具体实施方式、附图和所附权利要求书将变得显而易见。附图说明图1是描绘了所公开的用于制造物品的方法的一个实施方式的流程图；图2是描绘了公开的用于制作钛合金粉末的方法的一个实施方式的流程图；图3是飞机制造和服务方法学的流程图；以及图4是飞机的框图。具体实施方式公开的是可以按照锻制形式、粉状形式或压实且烧结形式使用的α-β钛合金。显著地，利用粉末冶金制造技术由所公开的钛合金形成的物品可以具有机械和耐久性性能性质，诸如至少和由锻制Ti-6Al-4V形成的物品的机械和耐久性性质一样好(若不更好的话)的屈服强度和疲劳极限。因此，所公开的钛合金是特别适合于在粉末冶金中使用的Ti-6Al-4V的替代品。所公开的α-β钛合金包括钛和至少一种稳定剂(例如，一种或更多种稳定元素)。稳定剂可以范围从按重量计大约10％到按重量计大约18％，诸如从按重量计大约10.94％到按重量计大约17.62％，诸如从按重量计大约15.76％到按重量计大约17.01％。稳定剂(例如，一种或更多种稳定剂)包括第一实施方式的α-β钛合金的一种或更多种可选成分。稳定剂可以包括一种或更多种α稳定剂(例如，α稳定元素)、一种或更多种β稳定剂(例如，β稳定元素)或α稳定剂和β稳定剂的组合。作为示例，所公开的α-β钛合金包括钛、至少一种α稳定剂和至少一种β稳定剂。α稳定剂(例如，一种或更多种α稳定剂)可以范围从按重量计大约3.0％到按重量计大约8.0％，诸如从按重量计大约3.0％到按重量计大约7.0％，诸如从按重量计大约3.0％到按重量计大约6.0％，诸如从按重量计大约3.14％到按重量计大约4.72％。β稳定剂(例如，一种或更多种β稳定剂)可以范围从按重量计大约7.0％到按重量计大约13.0％，诸如从按重量计大约7.8％到按重量计大约12.9％，诸如从按重量计大约7.88％到按重量计大约10.02％。在一个特定非限制性示例中，钛合金具有包括按重量计大约7.87％的α稳定剂和按重量计大约7.88％的β稳定剂的组成。在另一特定非限制性示例中，钛合金具有包括按重量计大约7.0％的α稳定剂和按重量计大约10.02％的β稳定剂的组成。α稳定剂的示例包括但不限于铝(Al)、氧(O)、锡(Sn)、硅(Si)、碳(C)、氮(N)和锗(Ge)中的至少一种。β稳定剂的示例包括但不限于钒(V)、铁(Fe)、钼(Mo)、锡(Sn)、硅(Si)、铌(Nb)、钽(Ta)、锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)、银(Ag)、硼(B)、钴(Co)、锗(Ge)、铬(Cr)和锆(Zr)中的至少一种。在第一实施方式中，公开的是具有表1所示的组成的α-β钛合金。第一实施方式的α-β钛合金的示例组合物是利用经受诸如所公开的方法10(图1)的粉末冶金工艺的粉状钛合金组合物制成(例如，由其形成)的最终物品的示例。表1元素范围(wt％)钒7.0-9.0铝3.0-4.5铁0.8-1.5氧0.14-0.22铬0或0.8-2.4钴0或1.2-2.0钛余量因此，第一实施方式的α-β钛合金基本上由钛(Ti)、钒(V)、铝(Al)、铁(Fe)、氧(O)以及可选地铬(Cr)和钴(Co)中的至少一种(铬和/或钴中的一种或两种)构成。第一实施方式的钛合金的钒(V)的浓度可以范围从按重量计大约7.0％到按重量计大约9.0％，诸如从按重量计大约7.0％到按重量计大约8.0％或者从按重量计大约7.5％到按重量计大约8.5％。第一实施方式的钛合金的铝(Al)的浓度可以范围从按重量计大约3.0％到按重量计大约4.5％，诸如从按重量计大约3.5％到按重量计大约4.5％或者从按重量计大约3.0％到按重量计大约4.0％。第一实施方式的钛合金的铁(Fe)的浓度可以范围从按重量计大约0.8％到按重量计大约1.5％，诸如从按重量计大约0.9％到按重量计大约1.5％或者从按重量计大约0.8％到按重量计大约1.3％。铬(Cr)是第一实施方式的α-β钛合金的可选成分(例如，β稳定剂)。当存在时，铬的浓度可以范围从按重量计大约0.8％到按重量计大约2.4％，诸如从按重量计大约1.8％到按重量计大约2.4％。钴(Co)是第一实施方式的α-β钛合金的可选成分(例如，β稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛合金熔体，该钛合金熔体包含：按重量计7.0％至9.0％的钒；按重量计3.0％至4.5％的铝；按重量计0.8％至1.5％的铁；按重量计至多0.15％的氧；以及余量钛。

【技术特征摘要】
2016.07.26 US 15/219,812;2017.03.14 US 15/458,2311.一种钛合金熔体，该钛合金熔体包含：按重量计7.0％至9.0％的钒；按重量计3.0％至4.5％的铝；按重量计0.8％至1.5％的铁；按重量计至多0.15％的氧；以及余量钛。2.根据权利要求1所述的钛合金熔体，其中：所述氧以按重量计0.04％至0.12％存在；或者所述钒以按重量计7.0％至8.5％存在；或者所述钒以按重量计7.5％至9.0％存在；或者所述铝以按重量计3.5％至4.5％存在；或者所述铝以按重量计3.0％至4.0％存在；或者所述铁以按重量计0.9％至1.5％存在；或者所述铁以按重量计0.8％至1.3％存在。3.根据权利要求1或2所述的钛合金熔体，该钛合金熔体还包含按重量计0.8％至2.4％的铬；或按重量计1.8％至2.4％的铬。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的钛合金熔体，该钛合金熔体还包含按重量计1.2％至2.0％的钴；或按重量计1.6％至2.0％的钴。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的钛合金熔体，该钛合金熔体还包含按重量计至多0.7％的硼；或者还包含按重量计0.08％至0.5％的硼。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的钛合金熔体，该钛合金熔体还包含按重量计至多1.3％的碳，或者还包含按重量计0.4％至1.0％的碳。7.一种用于制造钛合金粉末的方法，该方法包括以下步骤：制备包含以下各项的钛合金熔体：按重量计7.0％至9.0％的钒；按重量计3.0％至4.5％的铝；按重量计0.8％至1.5％的铁；按重量计至多0.15％的氧；和钛；以及使所述钛合金熔体雾化，其中所述钛合金粉末包含：按重量计7.0％至9.0％的所述钒；按重量计3.0％至4.5％的所述铝；按重量计0.8％至1.5％的所述铁；按重量计至多0.18％的所述氧；和所述钛。8.根据权利要求7所述的方法，其中：所述钛合金熔体基本上由以下各项构成：以按重量计7.5％至8.5％存在的所述钒；以按重量计...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·佩齐纳，R·伯克特，G·M·巴克豪斯，M·S·卡尔，R·J·葛拉姆，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US