【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大型锻件用近β钛合金制备，涉及一种近β钛合金及其制备方法，尤其涉及一种大型锻件用新型高强高韧近β钛合金及其制备方法。
技术介绍
1、钛及钛合金由于比强度高、低密度、耐腐性好等优点，被广泛的用作承力结构材料。随着航空航天对高强度、高断裂韧性提出了更高的要求，以及锻件的大型化、整体化趋势越来越大明显，所以研发具有自主知识产权的新型高强高韧钛合金意义重大。
2、高强高韧钛合金一般是指抗拉强度达到1000mpa以上，断裂韧性在55mpa·m1/2以上的钛合金。ti1023合金20世纪70年代源于美国，是迄今为止应用最为广泛的一种高强韧近β钛合金。该合金的出现填补了高强度、高断裂韧性和高淬透性结构钛合金的空白，代替tc4钛合金可减重20％。ti1023合金首先在波音757、a320、b-1b、“幻影”2000等民用及军用飞机上得到实际应用。在波音777新型客机和“超山猫”多用途直升机等都大量使用ti1023合金，才真正显示出ti1023合金在航空工业应用中的巨大潜力。在波音777飞机上，分别在965mpa，1105mpa和1190mpa三种锻造强度水平下使用。几乎整个主起落架都是用ti1023合金，起落架中最大的构件是转向架横梁，该零件长约3m，直径约340mm，在波音777上的应用还包括前起落架操纵机构和较大的襟翼导轨。在“超山猫”多用途直升机上主要用于主旋翼桨毂等零件，由于直升机最大起飞质量由3860kg提高到5585kg，ti6al4v钛合金强度已不满足使用要求，所以ti1023合金因强度更高、高周疲劳性能
3、但是，ti1023合金对变形速率和温度非常敏感，且该合金由于含有2％fe，在熔炼时容易因成分偏析而产生β斑。同时随着装备的更新换代，提出了更大吨位载重要求，不仅尺寸要求大型化，该钛合金的fe偏析问题也变得更为突出。
4、因此，为了达到更好满足设计和使用要求，如何设计一种新型高强高韧近β钛合金，合金成分不再因偏析而受尺寸的限制，且综合性能优于ti1023钛合金，以解决航空航天大型承力件对新型高强韧近β钛合金的迫切需求，已成为业内诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种近β钛合金及其制备方法，特别是一种大型锻件用新型高强高韧近β钛合金及其制备方法。本专利技术提供的近β钛合金具有比强度高、断裂韧性好、淬透性好、成分可控性好的优点，可用于制造航空航天、兵器、石油化工领域等大型装备；而且工艺简单，可控性强，现场可执行性高，更加适于工业化规模生产的推广和应用。
2、本专利技术提供了一种近β钛合金，所述近β钛合金，按原料质量百分比计，包括：al：2.5％～3.5％，v：7％～9％，cr：0.8％～1.8％，mo：0.7％～1.7％，fe：0.5％～1.0％，余量为ti和不可避免的杂质。
3、优选的，所述近β钛合金为高强韧近β钛合金；
4、所述近β钛合金的抗拉强度≥1200mpa。
5、优选的，所述近β钛合金的屈服强度≥1100mpa。
6、所述近β钛合金的延伸率≥10％。
7、优选的，所述近β钛合金的断面收缩率≥20％；
8、所述近β钛合金的断裂韧性≥65mpa·m1/2；
9、所述近β钛合金为大型锻件用近β钛合金。
10、本专利技术提供了一种如上述技术方案任意一项所述的近β钛合金的制备方法，包括以下步骤：
11、1)将钛合金原料经过三次真空自耗电弧法熔炼后，得到铸锭；
12、2)将上述步骤得到的铸锭经过锻造后，得到棒料，再经过固溶时效后，得到近β钛合金。
13、优选的，所述钛合金原料中，al、v、mo、fe各组元采用中间合金的形式配入，cr采用纯金属形式配入。
14、所述锻造包括高低高低锻造工艺。
15、优选的，所述锻造具体包括9次热锻工艺；
16、所述锻造工艺中，第一火锻造工艺的加热温度为1150℃，两镦两拔，变形量为35％～50％；
17、所述锻造工艺中，第二火锻造工艺的加热温度为720～760℃，一镦一拔，变形量为35％～50％；
18、所述锻造工艺中，第三火锻造工艺的加热温度为720～760℃，一镦一拔，变形量为35％～50％。
19、优选的，所述锻造工艺中，第四火锻造工艺的加热温度为900～930℃，两镦两拔，变形量为35％～50％；
20、所述锻造工艺中，第五火锻造工艺的加热温度为720～750℃，一镦一拔，变形量为35％～50％；
21、所述锻造工艺中，第六火锻造工艺的加热温度为720～750℃，一镦一拔，变形量为35％～50％。
22、优选的，所述锻造工艺中，第七火锻造工艺的加热温度为800～830℃，两镦两拔，变形量为35％～50％；
23、所述锻造工艺中，第八火锻造工艺的加热温度为720～750℃，一镦一拔，变形量为35％～50％；
24、所述锻造工艺中，第九火锻造工艺的加热温度为720～750℃，一镦一拔，变形量为35％～50％。
25、优选的，所述固溶处理的温度为730～780℃；
26、所述固溶处理的时间为1～2h；
27、所述时效处理的温度为520～600℃；
28、所述时效处理的时间为6～10h。
29、本专利技术提供了一种近β钛合金，所述近β钛合金，按原料质量百分比计，包括：al：2.5％～3.5％，v：7％～9％，cr：0.8％～1.8％，mo：0.7％～1.7％，fe：0.5％～1.0％，余量为ti和不可避免的杂质。与现有技术相比，本专利技术创造性的设计了一种具有特定组分和配比的近β钛合金，这是一种新型高强高韧近β钛合金，具有比强度高、断裂韧性好、淬透性好、成分可控性好的优点，可用于制造航空航天、兵器、石油化工领域等大型装备。
30、本专利技术提供的新型高强韧近β钛合金钛合金，其名义化学成分主要是ti-3al-8v-1.5cr-1mo-1fe。与ti1023钛合金相比，本合金减少了增加了β稳定元素同晶型v，用mo代替；减少了增加了β稳定元素共析型fe，用cr代替，从而在提高强度指标时，可以使塑性和韧性降低的较少。同时易偏析的fe元素的降低，从根本上减少合金熔炼控制的难度。
31、本专利技术还提供了新型高强韧近β钛合金的制备方法，采用三次真空自耗熔炼工艺，以及高低高低锻造工艺，有利于工业化生产。其中al、v、mo、fe各组元采用中间合金的形式配入，cr采用纯金属形式配入，原料经均匀混制后制备成电极，经真空自耗电弧熔炼成锻造用的铸锭，在水压机或快锻机上锻造成棒料。
32、实验结果表明，本专利技术制备的高强韧近β钛合金，室温抗拉强度σb≥1200mpa，屈服强度σ0.2≥1100mpa，延伸率δ≥10％，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金，按原料质量百分比计，包括：Al：2.5％～3.5％，V：7％～9％，Cr：0.8％～1.8％，Mo：0.7％～1.7％，Fe：0.5％～1.0％，余量为Ti和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金为高强韧近β钛合金；
3.根据权利要求1所述的近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金的屈服强度≥1100MPa。
4.根据权利要求1所述的近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金的断面收缩率≥20％；
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的近β钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钛合金原料中，Al、V、Mo、Fe各组元采用中间合金的形式配入，Cr采用纯金属形式配入。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述锻造具体包括9次热锻工艺；
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述锻造工艺中，第四火锻造工艺的加热温度为900～930℃，两镦两拔，变
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述锻造工艺中，第七火锻造工艺的加热温度为800～830℃，两镦两拔，变形量为35％～50％；
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为730～780℃；
...【技术特征摘要】
1.一种近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金，按原料质量百分比计，包括：al：2.5％～3.5％，v：7％～9％，cr：0.8％～1.8％，mo：0.7％～1.7％，fe：0.5％～1.0％，余量为ti和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金为高强韧近β钛合金；
3.根据权利要求1所述的近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金的屈服强度≥1100mpa。
4.根据权利要求1所述的近β钛合金，其特征在于，所述近β钛合金的断面收缩率≥20％；
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的近β钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：张业勤，黄利军，齐立春，张明杰，黄驿胜，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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