一种Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法技术

本申请公开了一种Ti

【技术实现步骤摘要】
一种Ti
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5Al
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5Mo
‑
5V
‑
3Cr
‑
Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法


[0001]本申请涉及一种Ti
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5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
‑
Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法、Ti
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5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
‑
Zr合金的零件及航空器。

技术介绍

[0002]Ti55531是空中客车公司与俄罗斯在BT22钛合金基础上联合开发的一种新型近β钛合金，具有抗拉强度高、断裂韧性好、淬透性大等特点，适于制造强度要求高、减重效果好的大型承力构件，在航空领域尤其是大型飞行器有较高的应用价值。空中客车公司已经将其用于A380超大型远程宽体客机的机翼与挂架的连接装置。
[0003]然而Ti55531在传统的锻造成型中无法直接达到合理的强度与塑性的适配度，需要通过长时间的热处理工艺实现。
[0004]申请内容
[0005]基于上述问题，本申请通过在Ti
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55531钛合金中掺杂Y，提升钛合金的综合力学性能，解决了Ti55531合金在传统锻造成型工艺中，步骤多(锻造后需经过多种热处理)、消耗时间长(锻造加热处理时间可达几十个小时)的问题。
[0006]技术方案是：一种SPS制备Ti
‑r/>5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
‑
Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法，包括以下步骤：
[0007]①
取Ti
‑
55531合金粉末和钇粉；
[0008]②
将Ti
‑
55531合金粉末和钇粉在球磨机中球磨，得球磨后的混合合金粉末，其中，0<钇掺杂量<2wt％；
[0009]③
将球磨后的混合合金粉末装填入模具后放入SPS烧结成型。
[0010]在本申请的一个或多个具体地实施方式中，所述球磨工艺为：间歇旋转，旋转转速100
‑
500rpm，球磨时间为10
‑
50h。
[0011]在本申请的一个或多个具体地实施方式中，所述SPS烧结工艺为：升温到1000
‑
1500℃，保温5
‑
20min，降温到900
‑
600℃，保温10
‑
70min，烧结压强20
‑
100Mpa。
[0012]在本申请的一个或多个具体地实施方式中，所述0.2wt％≤钇掺杂量≤1wt％。
[0013]Y加入之后在β晶界偏析，钉扎晶界，使得掺杂Y之后的β晶粒变小，从而提高强度，同时Y加入使得α打断晶界α，促进了α的析出，使得α等轴化，有效提高了合金的综合力学性能。等轴化和晶界不连续会提高延伸率，但会降低一定的强度，然而晶内析出充分提高了强度，因此在提升强度的同时，延伸率下降并不多，且SPS烧结原位热处理成型时间短。
[0014]在本申请的一个或多个具体地实施方式中，所述Ti
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55531合金粉末粒径100
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150μm。
[0015]第二方面，本申请还提供一种Ti
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5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
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Zr合金的零件。
[0016]技术方案是：一种Ti
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5Al
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5Mo
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5V
‑
3Cr
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Zr合金的零件，所述Ti
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5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
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Zr合金的零件由上述的Ti
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5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
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Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法制备而
成。
[0017]第三方面，本申请还提供一种航空器。
[0018]技术方案是：一种航空器，该航空器包括上述的Ti
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5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
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Zr合金的零件。
[0019]在本申请的一个或多个具体地实施方式中，所述航空器为飞机。
[0020]申请原理及有益效果：
[0021]本申请专利技术人通过调节SPS(放电等离子烧结)的烧结参数和Y的掺杂达到了一次性快速成型的效果。钛合金的性能与显微组织特征密切相关。在近β钛合金中，α相是最主要的强化相，其形貌、尺寸和含量对合金宏观力学性能影响极大。
[0022]本申请将Ti
‑
55531合金粉末掺杂Y粉球磨后进行SPS烧结成型，利用SPS技术烧结成型，进行原位热处理。Y的掺杂可以Ti
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55531提高晶内α的析出，打断晶界α，使α等轴化，有效的提高综合力学性能。烧结后，令人惊讶地发现，烧结后的合金块致密度达到了99.98％，拉伸强度为1200MPa，延伸率为7.6％。
附图说明
[0023]图1为钛合金块C微观图；
[0024]图2为钛合金块D微观图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图对本申请作进一步说明。
[0026]一种Ti
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5Al
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5Mo
‑
5V
‑
3Cr
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Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法，包括以下步骤：
[0027]①
取Ti
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55531合金粉末和钇粉。
[0028]②
将Ti
‑
55531合金粉末和钇粉在球磨机中球磨，得球磨后的混合合金粉末，其中，0<钇掺杂量<2wt％。
[0029]③
将球磨后的混合合金粉末装填入模具后放入SPS烧结成型。
[0030]在本申请的一个或多个具体地实施方式中，所述球磨工艺为：间歇旋转，旋转转速100
‑
500rpm，球磨时间为10
‑
50h。
[0031]在本申请的一个或多个具体地实施方式中，所述SPS烧结工艺为：升温到1000
‑
1500℃，保温5
‑
20min，降温到900
‑
600℃，保温10
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70min，烧结压强20
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100Mpa。
[0032]在本申请的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti
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5Al
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5Mo
‑
5V
‑
3Cr
‑
Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法，包括以下步骤：
①
取Ti
‑
55531合金粉末和钇粉；
②
将Ti
‑
55531合金粉末和钇粉在球磨机中球磨，得球磨后的混合合金粉末，其中，0<钇掺杂量<2wt％；
③
将球磨后的混合合金粉末装填入模具后放入SPS烧结成型。2.根据权利要求1所述的Ti
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5Al
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5Mo
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5V
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3Cr
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Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法，其特征在于，所述球磨工艺为：间歇旋转，旋转转速100
‑
500rpm，球磨时间为10
‑
50h。3.根据权利要求1
‑
2任一所述的Ti
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5Al
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5Mo
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5V
‑
3Cr
‑
Zr合金掺杂Y提升钛合金性能的方法，其特征在于，所述SPS烧结工艺为：升温到1000
‑
1500℃，保温5
‑
20min，降温到900
‑
600℃，保温10
‑
70min，烧结压强20
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100Mpa。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的Ti
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐军，邓浩，陈浩，陈龙庆，邱文彬，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：