一种高强高动态撕裂能的钛合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高强高动态撕裂能的钛合金及其制备方法和应用，属于钛合金技术领域。本发明专利技术提供的高强高动态撕裂能的钛合金包括如下重量百分含量的成分：Al 4％～6％，Nb 1.5％～2.5％，Zr 1.5％～2.5％，V 1.0％～1.5％，Mo 0.6％～0.9％，Cr 0.5％～0.8％，Fe 0.3％～0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。本发明专利技术所提供的钛合金的抗拉强度为900MPa以上，V形冲击韧性为50J/cm

A titanium alloy with high strength and high dynamic tearing energy and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高强高动态撕裂能的钛合金及其制备方法和应用
本专利技术涉及钛合金
，尤其涉及一种高强高动态撕裂能的钛合金及其制备方法和应用。
技术介绍
船用钛合金不仅对强度、耐蚀性有要求，还要求钛合金有优异的韧性。目前常用的船用钛合金的强度大都低于1000MPa，且高强度和高韧性很难兼得。例如美国的Ti5111钛合金，其抗拉强度为800MPa，V形冲击韧性为50～80J/cm2，动态撕裂能为350～600J，具有良好的韧性，但是强度偏低。国内代表性的船用钛合金有TC4ELI钛合金和Ti80钛合金，其中TC4ELI钛合金因具有高的强度优势而被广泛应用，但是在苛刻的应用环境下，例如在强烈震动的情况下，其断裂韧性和抗应力腐蚀开裂以及焊接性能不能很好地满足要求；Ti80钛合金综合性能优异，但其加工性能较差，热加工过程易开裂。随着海洋工程对高强高韧的超大规格钛合金板材的迫切需求，亟需开发出综合性能优异，具有高强度、高韧性和高动态撕裂能，且易加工、成本低的钛合金材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强高动态撕裂能的钛合金及其制备方法和应用，本专利技术提供的高强高动态撕裂能的钛合金具有优异的综合性能，抗拉强度大于900MPa，冲击韧性(≥50J/cm2)和动态撕裂能(≥350J)优异，同时还具有易加工、成本低的优势。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种高强高动态撕裂能的钛合金，包括如下重量百分含量的成分：Al4％～6％，Nb1.5％～2.5％，Zr1.5％～2.5％，V1.0％～1.5％，Mo0.6％～0.9％，Cr0.5％～0.8％，Fe0.3％～0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。优选地，所述的高强高动态撕裂能的钛合金包括如下重量百分含量的成分：Al4.0％，Nb2.0％，Zr2.0％，V1.5％，Mo0.7％，Cr0.6％，Fe0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。优选地，所述的高强高动态撕裂能的钛合金包括如下重量百分含量的成分：Al4.5％，Nb1.5％，Zr2.5％，V1.5％，Mo0.9％，Cr0.8％，Fe0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。优选地，所述的高强高动态撕裂能的钛合金包括如下重量百分含量的成分：Al5.0％，Nb2.5％，Zr2.2％，V1.0％，Mo0.8％，Cr0.7％，Fe0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。优选地，所述的高强高动态撕裂能的钛合金包括如下重量百分含量的成分：Al5.3％，Nb1.8％，Zr1.8％，V1.2％，Mo0.6％，Cr0.5％，Fe0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。优选地，所述的高强高动态撕裂能的钛合金包括如下重量百分含量的成分：Al6.0％，Nb2.3％，Zr1.5％，V1.0％，Mo0.6％，Cr0.5％，Fe0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。本专利技术还提供了上述技术方案所述的高强高动态撕裂能的钛合金的制备方法，包括如下步骤：将高强高动态撕裂能的钛合金的原料按照设计比例混合，然后压制成电极，进行真空自耗电弧熔炼，得到钛合金铸锭；将所述钛合金铸锭依次经锻造、轧制和退火，得到高强高动态撕裂能的钛合金。优选地，所述轧制为在所述钛合金铸锭的相变点以下40～50℃进行1火次轧制，所述轧制的变形量大于75％。优选地，所述退火为在750～900℃保温1～2h；或所述退火为在800～950℃保温1h，然后空冷至室温，再升温至450～700℃，保温2～6h。本专利技术还提供了上述技术方案所述的高强高动态撕裂能的钛合金或上述技术方案所述的制备方法制备得到的高强高动态撕裂能的钛合金作为船用钛合金的应用。本专利技术提供了一种高强高动态撕裂能的钛合金，包括如下重量百分含量的成分：Al4％～6％，Nb1.5％～2.5％，Zr1.5％～2.5％，V1.0％～1.5％，Mo0.6％～0.9％，Cr0.5％～0.8％，Fe0.3％～0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。本专利技术所提供的钛合金中添加了强化元素Al、Nb、Zr、V、Mo、Cr和Fe，上述元素配合可极大程度提高合金强度；此外，V和Mo还可以改善合金的塑性，Mo进一步还可以细化晶粒，且强β稳定性元素Mo、V、Cr和Fe含量比较少，保证了所得钛合金同时具有良好的动态撕裂能。实验结果表明，本专利技术所提供的钛合金的抗拉强度为900MPa以上，V形冲击韧性为50J/cm2以上，同时其动态撕裂能均在350J以上，具有优异的综合性能，适合作为船用钛合金使用，且该钛合金的加工性能优良，不易开裂，普通热处理和双重热处理均可得到上述优异性能。附图说明图1实施例3开坯锻造所得钛合金坯料的实物图；图2实施例3镦拔成型所得钛合金板坯的实物图；图3实施例3所得钛合金板材的实物图；图4实施例3所得3#钛合金的横向组织和纵向组织图；图5实施例3得到的3’#钛合金的横向组织和纵向组织图。具体实施方式本专利技术提供了一种高强高动态撕裂能的钛合金，包括如下重量百分含量的成分：Al4％～6％，Nb1.5％～2.5％，Zr1.5％～2.5％，V1.0％～1.5％，Mo0.6％～0.9％，Cr0.5％～0.8％，Fe0.3％～0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。在本专利技术中，所述高强高动态撕裂能的钛合金优选包括如下重量百分含量的成分：Al4.0％，Nb2.0％，Zr2.0％，V1.5％，Mo0.7％，Cr0.6％，Fe0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。在本专利技术中，所述高强高动态撕裂能的钛合金优选包括如下重量百分含量的成分：Al4.5％，Nb1.5％，Zr2.5％，V1.5％，Mo0.9％，Cr0.8％，Fe0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。在本专利技术中，所述高强高动态撕裂能的钛合金优选包括如下重量百分含量的成分：Al5.0％，Nb2.5％，Zr2.2％，V1.0％，Mo0.8％，Cr0.7％，Fe0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。在本专利技术中，所述高强高动态撕裂能的钛合金优选包括如下重量百分含量的成分：Al5.3％，Nb1.8％，Zr1.8％，V1.2％，Mo0.6％，Cr0.5％，Fe0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。在本专利技术中，所述高强高动态撕裂能的钛合金优选包括如下重量百分含量的成分：Al6.0％，Nb2.3％，Zr1.5％，V1.0％，Mo0.6％，Cr0.5％，Fe0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。本专利技术还提供了上述技术方案所述的高强高动态撕裂能的钛合金的制备方法，包括如下步骤：将高强高动态撕裂能的钛合金的原料按照设计比例混合，然后压制成电极，进行真空自耗电弧熔炼，得到钛合金铸锭；将所述钛合金铸锭依次经锻造、轧制和退火，得到高强高动态撕裂能的钛合金。本专利技术将高强高动态撕裂能的钛合金的原料按照设计比例混合，然后压制成电极，进行真空自耗电弧熔炼，得到钛合金铸锭。本专利技术对所述高强高动态撕裂能的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强高动态撕裂能的钛合金，其特征在于，包括如下重量百分含量的成分：Al4％～6％，Nb 1.5％～2.5％，Zr 1.5％～2.5％，V 1.0％～1.5％，Mo 0.6％～0.9％，Cr0.5％～0.8％，Fe 0.3％～0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强高动态撕裂能的钛合金，其特征在于，包括如下重量百分含量的成分：Al4％～6％，Nb1.5％～2.5％，Zr1.5％～2.5％，V1.0％～1.5％，Mo0.6％～0.9％，Cr0.5％～0.8％，Fe0.3％～0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的高强高动态撕裂能的钛合金，其特征在于，包括如下重量百分含量的成分：Al4.0％，Nb2.0％，Zr2.0％，V1.5％，Mo0.7％，Cr0.6％，Fe0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。


3.根据权利要求1所述的高强高动态撕裂能的钛合金，其特征在于，包括如下重量百分含量的成分：Al4.5％，Nb1.5％，Zr2.5％，V1.5％，Mo0.9％，Cr0.8％，Fe0.4％，余量为Ti和不可避免的杂质。


4.根据权利要求1所述的高强高动态撕裂能的钛合金，其特征在于，包括如下重量百分含量的成分：Al5.0％，Nb2.5％，Zr2.2％，V1.0％，Mo0.8％，Cr0.7％，Fe0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质。


5.根据权利要求1所述的高强高动态撕裂能的钛合金，其特征在于，包括如下重量百分含量的成分：Al5.3％，Nb1.8％，Zr1.8％，V1.2％，Mo0....

【专利技术属性】
技术研发人员：葛鹏，席锦会，王瑞琴，侯鹏，廖强，刘宇，
申请(专利权)人：西部金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61