本发明专利技术提供了一种具有低绝热剪切敏感性的钛合金和利用回收料制备钛合金的方法，涉及钛合金技术领域。本发明专利技术提供的具有低绝热剪切敏感性的钛合金，以质量分数计，化学成分包括：Al5.5～6.5％，V2.1～2.6％，Mo2.0～3.0％，Cr0.9～1.4％，Fe0.4～0.6％，Sn1.0～1.4％，Zr0～0.8％，Nb1.5～2.7％，O0.16～0.25％，余量为Ti。本发明专利技术提供的钛合金具有较低的绝热剪切敏感性和优异的力学性能。本发明专利技术以TC18、TC6、TC21、TA31和TB6钛合金回收料为原料，既实现了资源化再利用，又降低了钛合金的成本。又降低了钛合金的成本。
【技术实现步骤摘要】
一种具有低绝热剪切敏感性的钛合金和利用回收料制备钛合金的方法
[0001]本专利技术涉及钛合金
，具体涉及一种具有低绝热剪切敏感性的钛合金和利用回收料制备钛合金的方法。
技术介绍
[0002]随着反装甲威胁的日益增加，作战车辆的防护装甲也越来越厚。装甲车质量的增加将严重影响其运输能力、对轻便桥梁的穿越能力以及其机动性。而未来高技术局部战争要求地面火力更快速、机动和灵活。尤其是要求装备要快速部署到世界各地。因此，在保障作战车辆安全性的前提条件下，作战车辆的轻量化技术研究也是各国武器装备发展的重点。同样，毁伤武器，如战斗部材料的服役环境可概括为侵彻环境、爆轰环境和侵爆耦合环境，因此发展战斗部材料所面临的主要困难有：材料的变形和破坏要经历103～106s
‑1的高应变率和高温、高压的耦合作用，材料的行为极其复杂。要求材料具有高强度、一定的塑性、韧性、低密度、高燃烧热值和较低的绝热剪切敏感性。在轻质材料中，钛合金因具有耐腐蚀、高比强度、高韧性和可焊接等性能特点，成为最佳选择。近年来，围绕钛合金在高速冲击条件下的损伤行为的研究越来越热。
[0003]钛合金具有非常优异的性能，但是由于价格高，前期投入高，严重制约了其在兵器领域的应用。近年来，研究者们在低成本钛合金设计、钛残料回收利用及短流程制备方面做了大量工作，目的是尽可能地降低钛合金成本，扩展钛合金材料的应用。目前TC4钛合金残料已得到很好地利用，主要用于装甲板材、高尔夫板材的生产；TA15钛合金也在逐渐得到应用。像TC18、TC6、TC21、TA31和TB6这些钛合金在航空航天、舰船领域应用广泛，且含有较多的合金元素，但目前这些钛合金的残料还没有得到有效地回收利用，造成资源的严重浪费。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种具有低绝热剪切敏感性的钛合金和利用回收料制备钛合金的方法，本专利技术提供的钛合金具有较低的绝热剪切敏感性和优异的力学性能。本专利技术以TC18、TC6、TC21、TA31和TB6钛合金回收料为原料，解决了航空航天、舰船等领域结构件用高合金元素的钛合金残料的回收问题，为兵器领域提供了低成本钛合金。
[0005]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：
[0006]本专利技术提供了一种具有低绝热剪切敏感性的钛合金，以质量分数计，化学成分包括：Al5.5～6.5％，V2.1～2.6％，Mo2.0～3.0％，Cr0.9～1.4％，Fe0.4～0.6％，Sn1.0～1.4％，Zr0～0.8％，Nb1.5～2.7％，O0.16～0.25％，余量为Ti。
[0007]优选地，所述钛合金中Mo+V的质量百分含量为4.6～5.5％；Cr+Fe的质量百分含量为1.4～1.8％；Sn+Zr的质量百分含量为1.6～2.2％；铝当量控制在8.37～8.63；钼当量控制在7.58～7.79。
[0008]优选地，所述钛合金的抗拉强度≥1080MPa，屈服强度≥950MPa，断后延伸率≥
12％，断面收缩率≥35％；在3000s
‑1～5000s
‑1的高应变速率下，最大塑性应变为0.26～0.45，流变应力为1580～1630MPa，动态冲击吸收功为450～560J/cm2。
[0009]本专利技术提供了一种利用回收料制备上述技术方案所述钛合金的方法，包括以下步骤：
[0010]将海绵钛和中间合金进行压制，得到新料电极块；
[0011]以TC18、TC6、TC21、TA31和TB6钛合金回收料中的三种或者四种作为残料；按照上述技术方案所述钛合金的化学成分，将所述新料电极块和残料搭配进行布料，得到合金电极；所述合金电极中残料的质量分数占80～95％；
[0012]将所述合金电极进行熔炼，得到铸锭；
[0013]将所述铸锭进行成形加工，得到钛合金；
[0014]当所述钛合金为板材时，所述成形加工包括依次进行锻造、板材轧制和热处理；
[0015]当所述钛合金为棒材或锻件时，所述成形加工包括依次进行锻造、棒材或锻件成型和热处理；
[0016]当所述钛合金为管材时，所述成形加工包括依次进行锻造、管材成型和热处理；所述管材成型包括挤压或斜轧穿孔+热轧。
[0017]优选地，所述熔炼包括依次进行真空电子束冷床炉熔炼、真空凝壳炉熔炼和真空自耗电弧熔炼。
[0018]优选地，所述锻造的温度为1050～1170℃。
[0019]优选地，所述板材轧制、棒材或锻件成型、管材成型的温度独立地为T
β
‑
(30～70)℃或(T
β
+30)～1050℃；所述T
β
表示钛合金的相变点温度。
[0020]优选地，所述热处理为退火或者为依次进行固溶处理和时效处理。
[0021]优选地，所述退火的温度为750～850℃，保温时间为1～2h，冷却的方式为空冷至室温。
[0022]优选地，所述固溶处理的温度为800～(T
β
‑
15)℃，保温时间为1～2h，冷却的方式为空冷至室温；所述时效处理的温度为450～650℃，保温时间为4～6h，冷却的方式为空冷至室温；所述T
β
表示钛合金的相变点温度。
[0023]本专利技术提供了一种具有低绝热剪切敏感性的钛合金，以质量分数计，化学成分包括：Al5.5～6.5％，V2.1～2.6％，Mo2.0～3.0％，Cr0.9～1.4％，Fe0.4～0.6％，Sn1.0～1.4％，Zr0～0.8％，Nb1.5～2.7％，O0.16～0.25％，余量为Ti。本专利技术添加α相稳定元素Al既可以提高钛合金的抗拉强度和屈服强度，还可使钛合金具有较高的热稳定性；β相稳定元素V、Mo和Cr，可增加钛合金抗拉强度和屈服强度；Mo还可以细化晶粒，晶粒尺寸减小意味着增加了晶界数量，也增加了材料对剪切带扩展的障碍，有利于减小组织对绝热剪切的敏感性；Cr属于对钛强度和韧性综合作用较好的元素；另外，Cr对钛具有高的β稳定作用，且Cr在钛合金中具有较高的扩散系数，因此，钛合金在热变形时抗力较低、塑性变形能力较好，同时可降低材料的绝热剪切敏感性。此外，β相稳定元素的加入可提高α
‑
Ti中Al元素的加入量，而不会过早的出现α2相导致合金脆性增加。
[0024]实施例结果表明，本专利技术提供的钛合金的抗拉强度≥1080MPa，屈服强度≥950MPa，断后延伸率≥12％，断面收缩率≥35％；在3000s
‑1～5000s
‑1的高应变速率下，最大塑性应变为0.26～0.45，流变应力为1580～1630MPa，动态冲击吸收功为450～560J/cm2。
[0025]本专利技术还提供了一种利用回收料制备所述钛合金的方法，本专利技术以高比例的TC18、TC6、TC21、TA31和TB6钛合金高氧回收料为原料，解决了航空航天、舰船等领域结构件用高合金元素的钛合金残料的回收问题，为兵器领域提供了低成本钛合金。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有低绝热剪切敏感性的钛合金，以质量分数计，化学成分包括：Al 5.5～6.5％，V 2.1～2.6％，Mo 2.0～3.0％，Cr 0.9～1.4％，Fe 0.4～0.6％，Sn 1.0～1.4％，Zr 0～0.8％，Nb 1.5～2.7％，O 0.16～0.25％，余量为Ti。2.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述钛合金中Mo+V的质量百分含量为4.6～5.5％；Cr+Fe的质量百分含量为1.4～1.8％；Sn+Zr的质量百分含量为1.6～2.2％；铝当量控制在8.37～8.63；钼当量控制在7.58～7.79。3.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述钛合金的抗拉强度≥1080MPa，屈服强度≥950MPa，断后延伸率≥12％，断面收缩率≥35％；在3000s
‑1～5000s
‑1的高应变速率下，最大塑性应变为0.26～0.45，流变应力为1580～1630MPa，动态冲击吸收功为450～560J/cm2。4.一种利用回收料制备权利要求1～3任一项所述钛合金的方法，包括以下步骤：将海绵钛和中间合金进行压制，得到新料电极块；以TC18、TC6、TC21、TA31和TB6钛合金回收料中的三种或者四种作为残料；按照权利要求1～3任一项所述钛合金的化学成分，将所述新料电极块和残料搭配进行布料，得到合金电极；所述合金电极中残料的质量分数占80～95％；将所述合金电极进行熔炼，得到铸锭；将所述铸锭进行成形加工，得到钛合...
【专利技术属性】
技术研发人员：席锦会，葛鹏，刘姣，杨楠，薛霖，
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：
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