一种耐蚀耐磨钛合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种耐蚀耐磨钛合金，按照重量百分比包括下列成分：Ｚｒ?２％～３％，Ｐｒ?０．２％～０．５％，Ｆｅ?３％～５％，Ｃｕ?３％～５％，Ｇｄ?０．０３％～０．０９％，其余为Ｔｉ。本发明专利技术还提供了一种耐蚀耐磨钛合金的制备方法。本发明专利技术的耐蚀耐磨钛合金及其制备方法具有下列技术效果：１、由于选用了适合的成分及其含量，各成分之间共同作用，生产的合金材料性能好，不仅普通力学性能优越，抗拉强度和冲击韧性得到提高，而且同时具有很好的耐磨和抗腐蚀作用；２、合金制备工艺简便，生产成本低，非常便于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于金属材料领域。
技术介绍
目前金属材料领域中，钛合金的耐蚀耐磨性能受到了越来越多的重视。中国专利CN200510027351. 2涉及一种细晶耐磨材料钛镍-铜合金的制备方法，将 原子百分比为48 % 55 %的钛，35 % 47 %的镍，5 % 10 %的铜在真空条件下熔炼，制成 钛镍_铜基合金铸锭，将钛镍_铜合金块材切割成坯料，表面处理后涂敷玻璃润滑剂。模具 采用挤压通道角度为90°的等径弯角挤压模具，模具型腔表面涂敷石墨润滑剂。将坯料、模 具分别加热保温，并同时从加热炉中取出进行等径弯角挤压；对挤压处理后的材料进行退 火处理，使材料产生静态回复，晶粒均勻细化，最终获得摩擦学性能良好的钛镍-铜合金块 材。该材料必须通过压力加工才能实现晶粒细化，并且含有相当高的镍，材料成本高。中国专利CN97108898. 5提供了 一种耐蚀钛合金，其特征在于所述钛合金的成分 (按％重量计)为 Ni = 0. 3-3，Cr = 0. 3-3，Mo = 0. 3-3，Cu = 0. 3-3 及平衡量的 Ti。所述 的耐蚀钛合金，其特征在于上述钛合金的成分(按％重量计)的较佳值为Ni = 1-2，Cr = 0. 5-2，Mo = 0. 5-2，Cu = 0. 5-2. 5及平衡量的Ti。所述的耐蚀钛合金，其特征在于上述钛合 金的成分(按％重量计)的最佳值为Ni = 2，Cr = l，Mo = 0.8，Cu = 0. 5及平衡量的Ti。所 述的耐蚀钛合金，其特征在于上述钛合金含Ni. Cr. Mo. Cu四种元素的总量为2. 5% -5. 5%。 工业钝钛的抗拉强度σ b为390-540MPa，Ti-0. 8Ν -0. 3Mo合金σ b为490_550MPa，而本发 明合金σ b达666_1290MPa。但使用Mo，因Mo熔点很高，不便于熔炼，能耗高，成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足之处，提供。本专利技术的耐蚀耐磨钛合金，按照重量百分比包括下列成分Zr2% 3%，Pr 0. 2% 0. 5%, Fe 3% 5%，Cu 3% 5%，Gd 0. 03% 0. 09%，其余为 Ti ；优选地，本专利技术的耐蚀耐磨钛合金，按照重量百分比包括下列成分Zr 2.5%, Pr 0.3%, Fe 4%, Cu 4%，Gd 为 0.05%，其余为 Ti。该钛合金在基体上分布着细小的复杂化合物；本专利技术合金各成分及其成分的含量的选择基于下列理由Zr 含量为2% 3% ；&和Fe、Gd可形成硬质复杂铁化合物，Ti和Cu、Pr可形成 硬质化合物，两种化合物交织一起，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，能有效解决钛合金初始 磨损严重的问题，使用寿命大大提高。ττ含量低于2%，复杂化合物数量少，耐磨作用小，使 用寿命不高；&含量高于3%，复杂化合物数量多，削弱了合金的韧性。Pr 含量为0. 2% 0. 5% ;Pr和Cu、Ti可形成硬质化合物，Fe和&、Gd可形成硬质复杂铁化合物，两种化合物交织一起，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，能有效解决钛合金 初始磨损严重的问题，使用寿命大大提高。Pr能改变钛的电极电位，因此能很好改善合金的 抗腐蚀性能。Pr含量低于0. 2%，复杂化合物数量少，耐磨作用小，使用寿命不高，且合金的 抗腐蚀性能不高；Pr含量高于0. 5%，复杂化合物数量多，削弱了合金的韧性。Fe 含量为3% 5% ;Fe和&、Gd可形成硬质复杂铁化合物，Ti和Cu、Pr可形成 硬质化合物，两种化合物交织一起，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，能有效解决钛合金初始 磨损严重的问题，使用寿命大大提高。Fe含量低于3%，复杂化合物数量少，耐磨作用小，使 用寿命不高；Fe含量高于5%，复杂化合物数量多，削弱了合金的韧性。Cu 含量为3% 5% ;Cu和Ti、Pr可形成硬质化合物，Fe和Zr、Gd可形成硬质复 杂铁化合物，两种化合物交织一起，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，能有效解决钛合金初始 磨损严重的问题，使用寿命大大提高。Cu能改变钛的电极电位，因此能很好改善合金的抗腐 蚀性能。Cu含量低于3%，复杂化合物数量少，耐磨作用小，使用寿命不高，且合金的抗腐蚀 性能不高；Cu含量高于5%，复杂化合物数量多，削弱了合金的韧性。Gd:含量为0.03% 0.09%。Gd和Fe、&可形成硬质复杂铁化合物，Ti和Cu、Pr 可形成硬质化合物，两种化合物交织一起，起耐磨和抵抗配副的破坏作用，能有效解决钛合 金初始磨损严重的问题，使用寿命大大提高。Gd含量低于0. 03%，复杂化合物数量少，耐磨 作用小，使用寿命不高；Gd含量高于0. 09%，复杂化合物数量多，削弱了合金的韧性。本专利技术的耐蚀耐磨钛合金的制备方法，包括下列步骤1)准备各组分的原料，Zr用纯锆粒，Pr用纯镤粒，Ti为海绵钛，Cu用铜板，Fe用 纯铁棒，Gd用含Gd60%的钆铁；2)将Ti、Zr、Pr、Cu、Fe的原料加入电炉熔化，熔化温度为1690_1720°C，将Gd的 原料放在钛合金包的底部；3)将熔化好的钛合金液倒入底部装有Gd的原料的包中，吹氩搅拌；当包内钛合金 液温度达到1690°C时便浇铸成形，形成铸态耐蚀耐磨钛合金。本专利技术的耐蚀耐磨钛合金及其制备方法具有下列技术效果1、由于选用了适合的成分及其含量，各成分之间共同作用，生产的合金材料性能 好，不仅普通力学性能优越，抗拉强度和冲击韧性得到提高，而且同时具有很好的耐磨和抗 腐蚀作用；2、合金制备工艺简便，生产成本低，非常便于工业化生产。 附图说明图1为本专利技术实施例1制得的耐蚀耐磨钛合金的金相组织。具体实施例方式实施例1本实施例的耐蚀耐磨钛合金按照重量百分比包括下列成分Zr 2%、Pr 0. 2%、Fe 3%, Cu 3%, Gd 0.03%，其余为Ti。该钛合金在基体上分布着细小的复杂化合物；如图1 所示。本实施例的耐蚀耐磨钛合金的制备，包括下列步骤1)准备各组分的原料，Zr用纯锆粒，Pr用纯镤粒，Ti为海绵钛，Cu用铜板，Fe用 纯铁棒，Gd用含Gd60%的钆铁；2)将Ti、Zr、Pr、Cu、Fe的原料加入电炉熔化，熔化温度为1690_1720°C，将Gd的 原料放在钛合金包的底部；3)将熔化好的钛合金液倒入底部装有Gd的原料的包中，吹氩搅拌；当包内钛合金 液温度达到1690°C时便浇铸成形，形成铸态耐蚀耐磨钛合金。实施例2本实施例的耐蚀耐磨钛合金按照重量百分比包括下列成分&为3%、Pr为 0. 5%、Fe为5%，Cu为5%，Gd为0. 09%，其余为Ti。该钛合金在基体上分布着细小的复 杂化合物；制备方法参照实施例1。实施例3本实施例的耐蚀耐磨钛合金按照重量百分比包括下列成分&为2. 5%、Pr为 0. 3%、Fe为4%，Cu为4%，Gd为0. 05%，其余为Ti。该钛合金在基体上分布着细小的复 杂化合物；制备方法参照实施例1。对照例1本对照例的耐蚀耐磨钛合金按照重量百分比包括下列成分&为1%、Pr为 0. 1 %、Fe为2 %，Cu为2 %，Gd为0. 02 %，其余为Ti。制备方法参照实施例1。对照例2本对照例的耐蚀耐磨钛合金按照重量百分比包括下列成分&a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐蚀耐磨钛合金，其特征在于，按照重量百分比包括下列成分：Ｚｒ　２％～３％，Ｐｒ　０．２％～０．５％，Ｆｅ　３％～５％，Ｃｕ　３％～５％，Ｇｄ　０．０３％～０．０９％，其余为Ｔｉ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵浩峰，王玲，李庆芳，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]