[发明专利]一种高性能钛合金

说明书

技术领域

本发明是一种高性能钛合金，属于材料科学技术领域。

背景技术

钛及其合金是20世纪50年代兴起的一种重要的金属材料，同钢、铝等金属材料相比，它具有三个明显的优势：比强度高、中温性能好及耐腐蚀好。在短短的50年时间内，钛及钛合金得到了迅猛的发展，成为材料领域的重要组成部分。钛及其合金主要应用于航空领域，在化学工业、核工业、航天、船舶等领域也得到了越来越广泛的应用。因而钛合金技术被列为国防科技关键技术及重点发展的基础技术。在航空方面，钛合金是飞机机体结构和飞机发动机的主要结构材料之一。钛合金的应用水平是衡量飞机选材先进程度的重要标志之一，是影响飞机战术技术性能的一个重要方面。在飞机结构中，用钛合金代替高强度结构钢，可以减重15％~20％。

国内外现状：

国外现状：在国际上，欧美目前生产的飞机是最先进的飞机，所生产飞机的数量也是全世界最多。所生产的先进飞机包括：波音767、777、787(设计中)、A350、A 380、F22、F117、F15、F18、B2、B52、C5、C17等。俄罗斯也生产许多先进的飞机，例如SU27、SU30、SU47(设计中)、米格29、伊尔76、伊尔86、伊尔96-300、图154等。

随着科技的发展，钛合金在飞机上的使用量不断增加，图1显示了随着时间的变化，钛合金在飞机中的使用量(百分比)不断增加的情况，图2显示了在飞机所有使用的材料中，钛合金使用量所占比例。

从图1、图2可以看出，由于钛合金在飞机上的使用量不断增加，其重要性日显突出。大力发展钛合金行业对我国民用和军用飞机事业及其它工业的发展是非常重要的。

国内现状：中国目前也有很多飞机，但是与美国和俄罗斯的先进飞机相比，还有一定差距，需要不断努力，尽量缩短这一差距。

目前钛合金总共分为α合金、近α合金、α+β合金、近β合金、亚稳定β合金和β合金，见图3钛合金分类与Mo当量的关系，是由钼当量的不同而进行分类，其中应用范围比较广泛的钛合金主要是近α合金、α+β合金、近β合金。对属于同一种类型的钛合金，由于合金元素的搭配方式不同，合金性能也会有很大差别。

目前高强度钛合金的性能分析如下：

表1～3列举了现有高强度钛合金的性能数据。表1为TC18钛合金室温力学性能，表2为TC21钛合金室温力学性能，表3为TB6钛合金室温力学性能。TC21合金为α+β型钛合金；TC18和TB6合金为近β型钛合金。室温拉伸取样方向为L向，断裂韧度取样方向为L-T或T-L向。

表1    TC18钛合金室温力学性能

表2    TC21钛合金室温力学性能

表3    TB6钛合金室温力学性能

从表1～3高强度钛合金室温力学性能数据分析可以看出，目前高强钛合金(TC18、TC21、TB6)只能达到如下力学性能指标：抗拉强度Rm(σb)≥1100Mpa，屈服强度Rp 0.2(σp 0.2)≥1000MPa，延伸率A(δ5)≥8％，面缩率Z(Ψ)≥15％，断裂韧度KIC≥60~70Mpam.]]>

发明内容

本发明正是针对现有高强度钛合金的性能指标提出了一种更高综合性能的钛合金新材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明所述的高性能钛合金，其特征在于该合金的化学成分及质量百分比为：

Al：3％～7％；Mo：1％～6％；V：0.5％～6％；Sn：1％～4％；Zr：1％～4％；Cr：0.5％～3％；Nb：0.5％～3％；Si：0.01％～0.3％；Ti为余量。