[发明专利]一种新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y

说明书

技术领域

本发明属于铸造钛合金材料技术领域，特别涉及到一种新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y。

背景技术

ZTC4钛合金具有较好的综合力学性能，强度较高，可热处理强化，热压力加工性好，在中等温度下耐热性也比较好，是目前应用最广泛的商业钛合金材料。目前我国研制和生产的钛合金铸件中90％是这种合金。GB6614-1994《铸造钛及钛合金牌号及室温力学性能》中ZTC4合金的性能要求为：R_p0.2≥825MPa，R_m≥895MPa，A≥6％。

ZTC4合金属于a+β两相钛合金，具有较好的综合力学性能，但强度较β钛合金要低，塑性较纯钛要差。为了扩大钛合金的应用领域，国内外对钛合金材料的强度和塑性提出了更高的要求，特别是迫切需求一种钛合金材料具有高强度的同时能具有高塑性。然而，钛合金材料通常情况是添加合金元素提高强度的同时往往会导致塑性降低，难以达到两者同时提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y，这种ZTi-6Al-4V-0.01Y较现用ZTC4材料具有更高的强度、更高的延伸率，具有巨大的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

所述的新型铸造钛合金ZTi-6Al-4V-0.01Y是将海绵Ti、纯Al、纯Y、Al-V中间合金按重量百分比Ti88.60～90.90％、Al5.5～6.8％、Y0.005～0.03％、V3.5～4.5％和不可避免杂质进行配制经均匀混合后压制成海绵Ti电极，然后将海绵Ti电极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，此时熔炼真空度0-10Pa，弧电压32-36V，弧电流5000-6000A，而后在真空自耗电极凝壳炉真空度0-5Pa，弧电压30-40V，弧电流20000-30000A下进行ZTi-6Al-4V-0.01Y产品浇注。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

1、本发明的ZTi-6Al-4V-0.01Y合金为ZTC4的改进材料，较现用ZTC4材料具有更高的强度、更高的延伸率，GB6614-1994《铸造钛及钛合金牌号及室温力学性能》中ZTC4合金的性能要求：R_p0.2≥825MPa，Rm≥895MPa，A≥6％。

2、本发明的ZTi-6Al-4V-0.01Y钛合金铸态力学性能满足：Rm≥925MPa，R_p0.2≥845MPa，A≥7.0％，硬度HRC≤35。

具体实施方式

实施例1：

将海绵Ti、纯Al、纯Y和Al-V中间合金按重量百分比Ti89.35％、Al6.57％、Y0.005％、V3.78％进行配制经均匀混合后压制成海绵钛电极，将海绵钛电极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空自耗电极凝壳炉中熔化后浇注高尔夫球头模壳，其铸造状态下的力学性能如下所示：

室温屈服强度850MPa，抗拉强度930MPa，延伸率8.5％，硬度HRC＝32.0。

实施例2：

将海绵Ti、纯Al、纯Y和Al-V中间合金按重量百分比Ti90.18％、Al5.92％、Y0.013％、V3.67％进行配制经均匀混合后压制成海绵钛电极，将海绵钛电极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空自耗电极凝壳炉中熔化后浇注高尔夫球头模壳，其铸造状态下的力学性能如下所示：

室温屈服强度883MPa，抗拉强度976MPa，延伸率7.8％，硬度HRC＝30.0。

实施例3：

将海绵Ti、纯Al、纯Y和Al-V中间合金按重量百分比Ti89.36％、Al6.53％、Y0.032％、V3.82％进行配制经均匀混合后压制成海绵钛电极，将海绵钛电极在真空自耗电极电弧炉中进行真空熔炼，熔炼成的钛合金铸锭在真空自耗电极凝壳炉中熔化后浇注高尔夫球头模壳，其铸造状态下的力学性能如下所示：

室温屈服强度885MPa，抗拉强度960MPa，延伸率7.5％，硬度HRC＝31.5。

上述3例材料含量其余量均为不可避免杂质，真空熔炼时的真空度0-10Pa，弧电压32-36V，弧电流5000-6000A，在真空自耗电极凝壳炉真空度0-5Pa，弧电压30-40V，弧电流20000-30000A下进行ZTi-6Al-4V-0.01Y产品浇注。