一种α/β钛合金，包括（以基于总合金重量的重量百分数计算）3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达0.30的其它元素。所述α/β钛合金的非限制实施方案的铝当量值在6.4至7.2范围内，屈服强度在120ksi（827.4MPa）至155ksi（1,069MPa）的范围内，极限拉伸强度在130ksi（896.3MPa）至165ksi（1,138MPa）的范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高强度和延展性α/β钛合金。
技术介绍
钛合金通常具有高强度重量比、耐腐蚀，并且在适度高温下耐蠕变。出于这些原因，钛合金被用于各种航天、航空、国防、海洋和汽车应用，包括，例如，起落架构件、发动机机架、防弹产品、船体以及机械紧固件。减轻飞机或其它移动交通工具的重量能够节省燃料。因此，例如，航天工业中存在减轻飞机重量的强劲需求。钛和钛合金由于具有高强度重量比，因此是在飞机应用中实现减轻重量的优良材料。用于航天应用中的多数钛合金零件由T1-6A1-4V合金(ASTMGrade5 ；UNS R56400 ;AMS4928、AMS4911)制成，这种合金是 α/β 钛合金。T1-6A1-4V合金是一种最常见的钛基制造材料，估计占总钛基材料市场的50%以上。T1-6A1-4V合金由于将轻质、耐腐蚀，以及在低到中温下的高强度有利组合，因此被用于若干应用中。例如，T1-6A1-4V合金被用于制备飞机发动机部件、飞机结构部件、紧固件、高性能汽车部件、医疗装置的部件、体育器械、海洋应用的部件，以及化学加工设备的部件。T1-6A1-4V合金轧制产品通常用于轧制退火条件或固溶处理和时效处理(STA)条件中。本文所用术语“轧制退火条件”是指钛合金在“轧制退火”热处理后的条件，在“轧制退火”热处理中，工件在高温(例如，1200-1500 0F /649-816°C)下退火约I至8小时并在静止空气中冷却。轧制退火热处理在工件在α+β相场中热加工之后进行。在室温下，处于轧制退火条件下的直径为约2英寸至4英寸(5.08cm至10.16cm)的圆条材Ti_6Al_4V合金具有130ksi (896MPa)的最小指定极限拉伸强度以及120ksi (827MPa)的最小指定屈服强度。轧制退火的T1-6A1-4V板通常被生产成规格AMS4911，而轧制退火的T1-6A1-4V条材通常被生产成规格AMS4928。以引用方式全文并入本文中的美国专利号5，980，655 (“’655专利”)中公开了一种α/β钛合金，所述α/β钛合金包括(以重量百分数计)2.90至5.00的铝；2.00至3，00的钒；0.40至2.00的铁；0.20至0.30的氧；附带杂质；以及钛。本文中将’ 655专利中公开的ct / β钛合金称为“’655合金”。’ 655合金内可商购合金成分标称地包括(以基于总合金重量的重量百分数计算)4.0O铝、2.50钒、1.50铁、0.25氧、附带杂质和钛，并且本文中可以称为 Τ -4Α1-2.5V-1.5Fe-0.250 合金。由于难以对T1-6A1-4V合金进行冷加工，因此通常在高温下，通常在α2溶线温度以上，对合金进行加工(例如，锻造、轧制、拉制等)。T1-6A1-4V合金无法有效地冷加工以提高强度，原因在于，例如，冷变形期间的高断裂(即，工件故障)发生率。但是，如以引用方式全文并入本文中的美国专利申请公开N0.2004/0221929所述，人们惊奇且意外地发现，’ 655合金具有很大程度的冷变形性/可加工性。令人惊奇地，’ 655合金可以进行冷加工以获得高强度，同时维持可加工的延展性水平。本文定义的可加工的延展性水平是指合金伸长率大于6%的条件。此外，’655合金的强度与T1-6A1-4V所能获得的强度相当。例如，如’ 655专利的表6所示，针对Ti_6Al_4V测量的拉伸应力是145.3ksi (I, 002MPa)，而’ 655合金的试验样本的拉伸轻度为138.7ksi至 142.7ksi (956.3MPa 至 983.9MPa)。航天材料技术规格6946B (AMS6946B)指定了相较于’ 655专利的权利要求中所述范围更有限的化学组成范围。AMS6946B中指定的合金保留了 ’655专利的较宽元素范围限制的成形性，但AMS6946B允许的机械强度性质下限低于对市售Ti_6Al_4V合金指定的下限。例如，根据AMS-4911L，厚0.125英寸(3.175mm)的Ti_6Al_4V板的最低拉伸强度为134ksi (923.9MPa)，并且最低屈服强度为126ksi (868.7MPa)。相比较而言，根据AMS6946B,厚 0.125 英寸(3.175mm)的 Τ -4Α1-2.5V-1.5Fe_0.250 板的最低拉伸强度为130ksi (896.3MPa)，并且最低屈服强度为 115ksi (792.9MPa)。由于持续需要通过减轻飞机和其它交通工具的重量来减少燃料消耗，因此需要一种改良的可延展α/β钛合金，这种钛合金的机械性质优选地相当于或优于T1-6Al_4Va/β钛合金的机械性质。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，一种α/β钛合金包括(以基于总合金重量的重量百分数计算):3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达总共0.30的其它元素。根据本专利技术的另一方面，一种α/β钛合金基本上由以下成分组成(重量百分数):3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达总共0.30的其它元素。附图简述参考以下附图可以更清楚地了解 本文所述合金和相关方法的特征和优点，其中:附图说明图1是极限拉伸强度和屈服强度随由根据本专利技术的铝的非限制实施方案组成的条材和线材的铝当量变化的图表；图2是极限拉伸强度和屈服强度随由根据本专利技术的铝的非限制实施方案组成的0.5英寸(1.27cm)直径的线材的铝当量变化的图表；以及图3是拉伸强度、屈服强度和伸长率随由根据本专利技术的铝的非限制实施方案组成的厚I英寸(2.54cm)的板的铝当量变化的图表。在考虑以下对根据本专利技术的合金和相关方法的特定非限制实施方案的详细说明之后，读者将了解前述细节以及其它内容。具体实施例方式在本非限制实施方案说明中，除了操作实例之外或除非另作说明，否则表示数量或性质的所有数字均理解成在任何情况下由“约”修饰。因此，除非指出相反意思，否则以下说明中的所有数值参数均为近似值，可以随着意图获得的目标材料性质以及根据本专利技术的方法而变。至少，并且不意图限制权利要求范围等效物教义的应用，每个数值参数应至少符合报告的有效数位的数目，并且使用普通四舍五入技术。被描述成以引用方式全文或部分并入本文的任何专利、出版物或其它公开材料必须满足以下前提:并入的材料不得与本公开内容中阐明的现有定义、声明或其它公开材料冲突。因此，在必要情况下，本文中阐明的公开内容优先于以引用方式并入本文的任何冲突材料。被描述成以引用方式并入本文中、但与本文阐明的现有定义、声明或其它公开材料冲突的任何材料，或者这些材料的任何部分，仅在并入材料与现有公开材料之间不存在冲突的情况下并入。根据本专利技术的α/β钛合金的非限制实施方案包括以下成分、由以下成分组成或基本上由以下成分组成(重量百分数):3.9至4.5的铝；2.2至3.0的钒；1.2至1.8的铁；0.24至0.30的氧；多达0.08的碳；多达0.05的氮；多达0.015的氢；钛；以及多达总共0.30的其它元素。在根据本专利技术的某些非限制实施方案本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.23 US 12/888,699;2010.10.13 US 12/903,851;1.一种α/β钛合金，其包括(以基于总合金重量的重量百分数计算): 3.9至4.5的铝； 2.2至3.0的钒； 1.2至1.8的铁； 0.24至0.30的氧； 多达0.08的碳； 多达0.05的氮； 多达0.015的氢； 钛；以及 多达0.30的其它元素。2.按权利要求1所述的α/ β钛合金，其中: 所述多达0.30的其它元素包括以下元素中的至少一种:硼、锡、锆、钥、铬、镍、硅、铜、银、组、猛、乾和钻； 硼和钇(如果存在)各自的含量均小于0.005 ；以及 锡、锆、钥、铬、镍、硅、铜、铌、钽、锰和钴(如果存在)各自的含量不超过0.10。3.按权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且屈服强度为至少 120ksi (827.4MPa)。4.按权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且极限拉伸强度为至少130ksi (896.3MPa)。5.按权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4，并且延展性为至少12%伸长率。6.按权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值为至少6.4;屈服强度为至少120ksi (827.4MPa);极限拉伸强 度为至少130ksi (896.3MPa);并且延展性为至少12%伸长率。7.按权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且屈服强度在120ksi (827.4MPa)至155ksi (1，069MPa)范围内。8.按权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且极限拉伸强度在130ksi (896.3MPa)至165ksi (1，138MPa)范围内。9.按权利要求1所述的α/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。10.按权利要求1所述的a/β钛合金，其中所述合金的铝当量值在6.4至7.2范围内，屈服强度在120ksi (827.4MPa)至155ksi (l，069MPa)的范围内，极限拉伸强度在130ksi(896.3MPa)至165ksi (I, 138MPa)的范围内，并且延展性在12%至30%伸长率的范围内。11.一种α/β钛合金，其基本上由以下成分组成(以基于总合金重量的重量百分数计算): · 3.9至4.5的铝； · 2.2至3.0的钒； · 1.2至1.8的铁； · 0.24至0.30的氧；多达0.08的碳； 多达0.05的氮； 多达0.015的氢； 钛；以及 多达0.30的其它元素。12.按权利要求11所述的α/ β钛合金，其中: ...
【专利技术属性】
技术研发人员：DJ布莱恩，JV曼蒂昂，TD贝哈，
申请(专利权)人：ATI资产公司，
类型：
国别省市：
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