船用钛合金制造技术

本发明专利技术的船用钛合金，是以钛为基体加入铝、钼、锆及钒的合金。钛合金原料易得、熔炼加工工艺简单。合金在７３０ＭＰａ强度之下，具有高的断裂韧性、优异的耐海水腐蚀性能以及良好的焊接性能。该合金不仅适用于舰船结构材料、而且也可用于化学工业及其它工业部门。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】舰船结构件不仅长期与海水接触，而且承受着经常变化的海水压力，又要求良好的抗海水应力腐蚀性能以及强度、韧性、加工性、焊接性的良好配合。目前的舰船结构件的用材，主要是铜合金B30和不锈钢等，实践证明B30存在着强度低，不耐污染海水腐蚀，抗冲击性能差，制作双金属材料焊接工艺复杂，加工周期长等一系列问题。目前能被舰船选用的合金不多，也不配套。特别是抗拉强度730MPa级耐蚀钛合金，国内外尚无此级别的船用钛合金。美国研制的Ti6211合金为860MPa级合金，此合金加工生产困难，断裂韧性、应力腐蚀性能指标较低。苏联船用合金选用48T2、T3、T4、T7等，这些合金强度均在680MPa以下。曾在舰船上试用的TA5(Ti-4Al-0.005B)合金，强度为680MPa级，而且在应用中发现合金成分局部偏析，盐应力腐蚀性能很低等问题。本专利技术的目的，是提供一种船用抗拉强度为730MPa级中强、高韧钛合金及制造方法。为了克服现有船用材料的缺点，本专利技术船用钛合金与现用船用TA5合金相比，强度比TA5高50MPa，在具有良好的综合性能情况下，冲击韧性和断裂韧性值分别高出40%和20%，在海水中应力腐蚀强度因子为87.6MPa M1/2，比TA5高近一倍，具有良好的焊接性能(焊接系数为0.9)和良好冷热加工性能，与TA5比，热加工温度低，对温度适应性强，性能对氧的敏感性低于TA5。本专利技术船用钛合金为Ti-Al-Mo-Zr系、Ti-2.0～2.9Al-1.5～3.0Mo-0.5～3.0Zr(Ti75A)和Ti-Al-Mo-Zr-V系、Ti-2.5～2.9Al-1.5～2.5Mo-0.5～1.0Zr-0.5～1.5V(Ti75B)，Al含量低于下限时强度不够，Al含量高于上限时，应力腐蚀性能、断裂韧性降低;Mo含量低于下限时强度不足，含量高于上限时焊接性能不好;Zr含量低于下限时强度不足，含量高于上限时合金成本高，并对应力腐蚀等性能产生不利影响;V含量低于下限时强度不足，高于上限时焊接性能不好。本专利技术合金的制造，将海绵钛，中间合金〔Al-Mo(1∶1)，Al-V(1∶1)〕，纯金属，按成分配制合金料，经二次真空自耗电弧熔炼后，在880℃～1080℃开坯，850℃～1050℃锻造，800～950℃轧制，加工成板或棒材。实施例1用海绵钛、中间合金(Al-Mo，Al-V)、纯金属为原料，按2.8%Al、2.25%Mo、2.25%Zr配制Ti75A合金料，压成圆或方电极、再把数根电极焊接成自耗电极，然后经二次真空电弧熔炼后，在880℃～1080℃开坯，加工成板和棒材，总变形量控制在50～80%。其性能如表1～表6所示。实施例2用海绵钛，中间合金(Al-Mo，Al-V)，纯金属为原料，按2.7%Al、1.8%Mo、0.7%Zr、0.9%V配制Ti75B合金料，压成圆或方电极，再把数根电极焊接成自耗电极，然后经二次真空电弧熔炼后，在880℃～1080℃开坯，加工成板和棒材，总变形量控制在50～80%。其力学性能如下σbσa2δ5ψ αk(MPa) (MPa) (%) (%) (KJ/m2)737 668 20 65 1470腐蚀性能，在60℃ 3.5%NaCl溶液中，腐蚀速度为5.1×10-4mm/a。表1 Ti-75A合金棒材与板材常规力学性能 </tables>表2 Ti-75A合金的焊接性能 </tables>＊为焊接接头弯曲角表3 Ti-75A合金的腐蚀性能 ＊A/B A缝间为石棉橡胶板垫片时值B缝间无垫片时值＊＊C/D C指示材料值 D 偶对B30值表4 Ti-75A及几种合金的断裂韧性数据比较 </tables>权利要求1.一种新型船用钛合金，其特征在于这种钛合金，在合理工艺下，合金具有730MPa的强度，同时兼有高的断裂韧性，优异的抗海水腐蚀性能及良好的焊接性能。2.根据权利要求1所说的钛合金，是在钛基体中加入了铝、钼、锆及钒等元素，其合金组成为Ti-2.0～2.9Al-1.5～3.0Mo-1.5～3.0Zr(Ti75A)和Ti-2.5～2.9Al-1.5～2.5Mo-0.5～1.0Zr-0.5～1.5V(Ti75B)3.根据权利要求1所说的合理工艺，是经二次真空电极自耗电弧炉熔炼后，开坯温度为880～1080℃，热锻温度为850～1050℃。热轧温度为820～950℃。4.根据权利要求1所说的钛合金，原料配制使用小粒度(小于φ12.7mm)海绵钛和一定数量的中间合金。全文摘要本专利技术的船用钛合金，是以钛为基体加入铝、钼、锆及钒的合金。钛合金原料易得、熔炼加工工艺简便。合金在730MPa强度之下，具有高的断裂韧性、优异的耐海水腐蚀性能以及良好的焊接性能。该合金不仅适用于舰船结构材料、而且也可用于化学工业及其它工业部门。文档编号C22C14/00GK1061047SQ9010874公开日1992年5月13日 申请日期1990年11月2日 优先权日1990年11月2日专利技术者李佐臣, 吴清枝, 王为民, 吴以琴 申请人:西北有色金属研究院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型船用钛合金，其特征在于这种钛合金，在合理工艺下，合金具有７３０ＭＰａ的强度，同时兼有高的断裂韧性，优异的抗海水腐蚀性能及良好的焊接性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：李佐臣，吴清枝，王为民，吴以琴，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]