一种β型钛合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种β型钛合金，其重量百分比为钼９％～１５％，铌６％～１０％，钽２％～６％，锆２％～６％，铝１％～３％，铁≤１．０％，碳≤０．１％，氮≤０．０５％，氢≤０．０１５％，氧≤０．０２％，余量为钛。其制备方法为采用海绵钛，纯铝，海绵锆，Ｔｉ－３１％Ｍｏ、Ｔｉ－５３％Ｎｂ、Ａｌ－８０％Ｔａ混料后制成自耗电极；经真空自耗电弧炉熔炼获得一次铸锭；由一次铸锭作为自耗电极进行熔炼获得二次铸锭；由二次铸锭作为自耗电极真空自耗熔炼成成品钛合金锭。本发明专利技术不仅具有高强度，而且具有较高的延伸率和塑性，既能满足应用需求的强度，又易于加工成型、减少能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种P型钛合金，还涉及其制备方法。
技术介绍
高强韧钛合金，在材料的应用领域中主要以锻造、变形加工并辅之以热处理强化 工艺，应用于航空、航天等需要高强度韧性的结构部位作为结构件。特别是航空领域， 从飞机、发动机设计减重的角度出发，经常希望采用重量轻、比强度高的高强钛合金 材料代替重量相对较大的结构钢材料。P型钛合金具有较好的可热处理强化特性、优异的可成型性、较大的比强度、深 的淬透性，并且可获得较高的强度-塑性-韧性匹配，使这种合金成为重要的结构材料。文献 中例举了目前广泛应用的商业卩钛合金VT22、 Ti-15-3、卩21S禾卩TIMETALLCB在再 结晶状态下的机械性能，其中VT22的抗拉强度为1160MPa，延伸率为4.2%; Ti-15-3 的抗拉强度为840MPa，延伸率为21%; p21S的抗拉强度为1015MPa，延伸率为17%; TIMETALLCB的抗拉强度为1095MPa，延伸率为17%。从目前公知的|3型钛合金可 以看到存在不足具有较高强度的I3型钛合金，但塑性不好，导致加工困难和成本高； 塑性好的P型钛合金，强度又达不到使用要求。现有P型钛合金不能同时满足既有高 强度又有很高塑性的应用要求。
技术实现思路
为了克服现有技术不能同时满足既有高强度又有很高塑性的不足，本专利技术提供一 种卩型钛合金，能够既具有高强度又具有良好塑性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是钛合金的组分为Ti-Mo-Nb-Ta-Zr-Al 系的|3型高强高韧钛合金。该型钛合金的重量百分比组成为钼9% 15% ，铌6%~10%， 钽2%~6%，锆2%~6%，铝1%~3%，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量 百分比为:fel.0%，碳^0.1%， fc0.05%， fc0.015%，氧<0.02%。本专利技术还提供该钛合金的制备方法，包括以下步骤一、采用0级海绵钛，工业纯铝，原子能级海绵锆，Ti-31%Mo、Ti-53%Nb、Al-80%Ta 为原料，按重量百分比配比为Mo: 9~15%、 Nb: 6~10%、 Ta: 2~6%、 Zr: 2~6%、Al: 1~3%进行混料后，用压机压制成自耗电极；二、 经真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为178(TC 195(rC，在结晶器获得一次铸锭;三、 由一次铸锭作为自耗电极进行二次熔炼，熔炼温度为173(TC 187(TC;在结晶器获得二次铸锭；四、 由二次铸锭作为自耗电极再一次真空自耗熔炼成成品钛合金锭，熔炼温度为1730°C~1870°C;五、 将钛合金锭去皮、头、尾，在950 110(TC锻造成坯料；六、 坯料经轧制、热处理制造成为板材，或经轧制、拉丝、热处理制造成为棒材、 丝材或型材，或经锻造、修磨、热处理、机加制造成为标准件或元器件。本专利技术的有益效果是该Ti-Mo-Nb-Ta-Zr-Al系(3型钛合金的力学性能如下表所示<table>table see original document page 4</column></row><table>该钛合金不仅具有高强度，而且具有较高的延伸率和塑性，既能满足应用需求的 强度，又易于加工成型、减少能耗。该p型钛合金特别适合作为轨道或路面交通运输车 辆以及航空航天器的结构材料，制作成为车轴弹簧、连杆、活塞销、高强度螺丝、制 动器活塞和制动盘，可带来显著的经济效益。下面结合实施例对本专利技术进一步说明。 具体实施例方式实施例1:钛合金的重量百分比组成为钼9%，铌10%，钽2%，锆6%，铝1%，余量为 钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为铁1.0%，碳0.1%，氮0.05%，氢 0.015%，氧0.02%。该钛合金的制备方法包括以下步骤一、 采用0级海绵钛，工业纯铝，原子能级海绵锆，Ti-3P/。Mo、Ti-53Q/。Nb、Al-80。/oTa 为原料，按重量百分比配比为Mo: 9%、 Nb: 10%、 Ta: 6%、 Zr: 2%、 Al: 3%混料 5Kg，用500吨油压机压制成自耗电极；二、 经10Kg级真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为195(TC，在结晶器获得一次铸锭；三、 由一次铸锭作为自耗电极进行二次熔炼，熔炼温度为187(TC，在结晶器获得 二次铸锭；四、 由二次铸锭作为自耗电极再一次真空自耗熔炼成成品钛合金锭，熔炼温度为 1870。C;五、 将钛合金锭去皮去头、尾，进行1100。C锻造成①55mm棒坯；六、 最后经机加扒皮、打磨修伤后在95(TC轧制成O20mm棒材。 实施例2:钛合金的重量百分比组成为钼15%，铌6%，钽6%，锆2%，铝3%，余量为 钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为铁0.5%，碳0.05%，氮0.025%， 氢0.01%，氧0.01%。该钛合金的制备方法包括以下步骤一、 采用0级海绵钛，工业纯铝，原子能级海绵锆，Ti-31Q/oMo、Ti-53%Nb、 Al-80%Ta 为原料，按成分配比为Mo: 15%、 Nb:6%、 Ta:2%、 Zr:2%、 Al: 3%混料5Kg，用500 吨油压机压制成自耗电极；二、 经10Kg级真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1875°C，在结晶器获得一次铸锭；三、 由一次铸锭作为自耗电极进行二次熔炼，熔炼温度为1800。C，在结晶器获得 二次铸锭；四、 由二次铸锭作为自耗电极再一次真空自耗熔炼成成品钛合金锭，熔炼温度为1800°C;五、 将钛合金锭去皮去头、尾，进行1050'C锻造成①55mm棒坯；六、 最后经机加扒皮、打磨修伤后在900。C轧制成O20mm棒材。 实施例3:钛合金的重量百分比组成为钼12%，铌8%，钽4%，锆4%，铝2%，余量为 钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为铁0.02%，碳0.03%，氮0.01%， 氢0.005%，氧0.005%。该钛合金的制备方法包括以下步骤一、采用0级海绵钛，工业纯铝，原子能级海绵锆，Ti-31%Mo、Ti-53%Nb、 Al-80%Ta为原料，按成分配比为Mo:12%、 Nb:8%、 Ta:4%、 Zr:2%、 Al: 3%混料5Kg，用500 吨油压机压制成自耗电极；二、 经10Kg级真空自耗电弧炉熔炼，熔炼温度为1780°C，在结晶器获得一次铸锭；三、 由一次铸锭作为自耗电极进行二次熔炼，熔炼温度为1730°C，在结晶器获得 二次铸锭；四、 由二次铸锭作为自耗电极再一次真空自耗熔炼成成品钛合金锭，熔炼温度为 1730°C;五、 将钛合金锭去皮去头、尾，进行95(TC锻造成(D55mm棒坯；六、 最后经机加扒皮、打磨修伤后在卯(TC轧制成O20mm棒材。 实施例4:钛合金的重量百分比组成为钼9%，铌10%，钽2%，锆6%，铝1%，余量为 钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为铁1.0%，碳0.1%，氮0.05%，氢 0.015%,氧0.02%。该钛合金的制备方法包括以下步骤—、采用0级海绵钛，工业纯铝，原子能级海绵锆，Ti-31。/。Mo、Ti-53。/。Nb、Al-80。/oTa 为原料，按成分配比为Mo:12%、 Nb:8%、 Ta:4%、 Zr:4%、 Al:2。/o混料5Kg，用500 吨油压机压制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种β型钛合金，其特征在于该型钛合金的重量百分比组成为：钼９％～１５％，铌６％～１０％，钽２％～６％，锆２％～６％，铝１％～３％，余量为钛和不可避免的杂质，其中杂质的重量百分比为：铁≤１．０％，碳≤０．１％，氮≤０．０５％，氢≤０．０１５％，氧≤０．０２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：常辉，朱知寿，李金山，王新南，寇宏超，商国强，薛祥义，周廉，
申请(专利权)人：西安西工大超晶科技发展有限责任公司，中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院，西北工业大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]