一种高强度高韧性钛合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度高韧性钛合金，按照质量百分比由以下原料组分构成：Al、6.0‑9.0％，Mo、2.5‑5.5％，Nb、1.5‑4.5％，Zr、2‑6.0％，La、0.1‑0.6％，Sn、1.0‑3.0％，Si、0.2‑0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素，本发明专利技术还公开了上述钛合金的制备方法，将上述原料混合、烧结、熔炼、经过开坯锻造、改锻、退火即可得到高强度高韧性钛合金。通过本发明专利技术的方法制备钛合金，不仅工艺简单，生产成本低，得到的钛合金强度高韧性高。

A high strength and toughness titanium alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高韧性钛合金及其制备方法
本专利技术属于合金制备
，涉及一种高强度高韧性钛合金，本专利技术还涉及上述钛合金的制备方法。
技术介绍
航空航天业和军工的发展对高强度、高断裂韧性的新型钛合金的需求越来越迫切，因此，研究用于航空大型结构件和特种车辆大型锻件的新型高强度高韧性钛合金得到世界各国的重视。现有的钛合金的强度和韧性不足，拉伸延性低，可锻性差，制造成本高，制作工艺复杂，为了增强强度和韧性多需经过固溶时效处理，该工艺耗时长、工艺成本高，从而造成产品成本具高不下，也很难实现大规模工业化生产，不利于推广应用。这些都限制了现有钛合金在航空航天业和军工方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高强度高韧性钛合金，解决了现有技术中存在的钛合金强度韧性性能差、工艺复杂以及成本高的问题。本专利技术的另一目的是提供上述高强度高韧性钛合金的制备方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种高强度高韧性钛合金，按照质量百分比由以下原料组分构成：Al、6.0-9.0％，Mo、2.5-5.5％，Nb、1.5-4.5％，Zr、2-6.0％，La、0.1-0.6％，Sn、1.0-3.0％，Si、0.2-0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素。本专利技术所采用的另一种技术方案是，一种高强度高韧性钛合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、按重量百分比分别称取Al、6.0-9.0％，Mo、2.5-5.5％，Nb、1.5-4.5％，Zr、2-6.0％，La、0.1-0.6％，Sn、1.0-3.0％，Si、0.2-0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素；步骤2、将步骤1称取的原料混合，并加入无水乙醇进行球磨；步骤3、将经过步骤2球磨过的混合物置于模具中进行烧结形成烧结坯；步骤4、将步骤3得到的烧结坯放入真空自耗电弧炉中进行两次或三次熔炼，得到成分均匀的铸锭；步骤5、将步骤4得到的铸锭经过开坯锻造、改锻、退火即可得到高强度高韧性钛合金。本专利技术的特点还在于：步骤2中进行球磨的磨球与混合原料的重量比为8:1，磨球的转速为230-310r/min。步骤3中形成烧结坯后，烧结坯在降温过程中通入氮源进行渗氮处理。烧结坯在温度降至1000-800℃时，通入氮源，并保持7-12h。步骤3中烧结温度为1200-1300℃，烧结时间为20-40min，烧结压力为55-65MPa。步骤5中开坯锻造温度为1100-1150℃，改锻温度为970-1020℃。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在烧结过程中进行渗氮处理，简化了工艺流程，在一定温度进行一定时间的渗氮使得钛合金具备良好的强度；(2)本专利技术在无水乙醇的氛围下进行球磨混合原料，使得混合原料形成更加均匀的分散相；(3)通过本专利技术的方法制备的钛合金强度及韧性均匀较大的提高，且工艺简单，生产成本降低。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种高强度高韧性钛合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、按重量百分比分别称取Al、6.0-9.0％，Mo、2.5-5.5％，Nb、1.5-4.5％，Zr、2-6.0％，La、0.1-0.6％，Sn、1.0-3.0％，Si、0.2-0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素；步骤2、将步骤1称取的原料混合，并加入无水乙醇进行球磨，进行球磨的磨球与混合原料的重量比为8:1，磨球的转速为230-310r/min；步骤3、将经过步骤2球磨过的混合物置于模具中进行烧结形成烧结坯，烧结温度为1200-1300℃，烧结时间为20-40min，烧结压力为55-65MPa，形成烧结坯后，烧结坯在降温过程中温度降至1000-800℃时，通入氮源7-12h进行渗氮处理；步骤4、将步骤3得到的烧结坯放入真空自耗电弧炉中进行两次或三次熔炼，得到成分均匀的铸锭；步骤5、将步骤4得到的铸锭经过开坯锻造、改锻、退火即可得到高强度高韧性钛合金，开坯锻造温度为1100-1150℃，改锻温度为970-1020℃。在本专利技术一种高强度高韧性钛合金的制备方法：烧结过程中进行渗氮处理，简化了工艺流程，在一定温度进行一定时间的渗氮使得钛合金具备良好的强度；在无水乙醇的氛围下进行球磨混合原料，使得混合原料形成更加均匀的分散相，使得最终的钛合金件性能更加稳定。实施例1一种高强度高韧性钛合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、按重量百分比分别称取Al、6.0％，Mo、2.5％，Nb、1.5％，Zr、2.0％，La、0.6％，Sn、3.0％，Si、0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素；步骤2、将步骤1称取的原料混合，并加入无水乙醇进行球磨，进行球磨的磨球与混合原料的重量比为8:1，磨球的转速为230r/min；步骤3、将经过步骤2球磨过的混合物置于模具中进行烧结形成烧结坯，烧结温度为1200℃，烧结时间为40min，烧结压力为55MPa，形成烧结坯后，烧结坯在降温过程中温度降至800℃时，通入氮源7h进行渗氮处理；步骤4、将步骤3得到的烧结坯放入真空自耗电弧炉中进行两次熔炼，得到成分均匀的铸锭；步骤5、将步骤4得到的铸锭经过开坯锻造、改锻、退火即可得到高强度高韧性钛合金，开坯锻造温度为1100℃，改锻温度为970℃。实施例2一种高强度高韧性钛合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、按重量百分比分别称取Al、7.0％，Mo、3.5％，Nb、2.5％，Zr、3.0％，La、0.5％，Sn、2.5％，Si、0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素；步骤2、将步骤1称取的原料混合，并加入无水乙醇进行球磨，进行球磨的磨球与混合原料的重量比为8:1，磨球的转速为250r/min；步骤3、将经过步骤2球磨过的混合物置于模具中进行烧结形成烧结坯，烧结温度为1200℃，烧结时间为40min，烧结压力为55MPa，形成烧结坯后，烧结坯在降温过程中温度降至850℃时，通入氮源8h进行渗氮处理；步骤4、将步骤3得到的烧结坯放入真空自耗电弧炉中进行两次熔炼，得到成分均匀的铸锭；步骤5、将步骤4得到的铸锭经过开坯锻造、改锻、退火即可得到高强度高韧性钛合金，开坯锻造温度为1110℃，改锻温度为980℃。实施例3一种高强度高韧性钛合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、按重量百分比分别称取Al、8.0％，Mo、4.5％，Nb、3.5％，Zr、4.0％，La、0.4％，Sn、2.0％，Si、0.3％，其余为钛及不可去除的杂质元素；步骤2、将步骤1称取的原料混合，并加入无水乙醇进行球磨，进行球磨的磨球与混合原料的重量比为8:1，磨球的转速为270r/min；步骤3、将经过步骤2球磨过的混合物置于模具中进行烧结形成烧结坯，烧结温度为1250℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度高韧性钛合金，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组分构成：Al、6.0-9.0％，Mo、2.5-5.5％，Nb、1.5-4.5％，Zr、2-6.0％，La、0.1-0.6％，Sn、1.0-3.0％，Si、0.2-0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度高韧性钛合金，其特征在于，按照质量百分比由以下原料组分构成：Al、6.0-9.0％，Mo、2.5-5.5％，Nb、1.5-4.5％，Zr、2-6.0％，La、0.1-0.6％，Sn、1.0-3.0％，Si、0.2-0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素。


2.一种高强度高韧性钛合金的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按重量百分比分别称取Al、6.0-9.0％，Mo、2.5-5.5％，Nb、1.5-4.5％，Zr、2-6.0％，La、0.1-0.6％，Sn、1.0-3.0％，Si、0.2-0.4％，其余为钛及不可去除的杂质元素；
步骤2、将步骤1称取的原料混合，并加入无水乙醇进行球磨；
步骤3、将经过步骤2球磨过的混合物置于模具中进行烧结形成烧结坯；
步骤4、将步骤3得到的烧结坯放入真空自耗电弧炉中进行两次或三次熔炼，得到成分均匀的铸锭；
步骤5、将步骤4得到的铸锭经过开坯锻造、改锻、退火即可得到高...

【专利技术属性】
技术研发人员：白福林，
申请(专利权)人：白福林，
类型：发明
国别省市：陕西;61