[发明专利]一种钛铝铁合金

说明书

技术领域

本发明涉及低成本高性能钛合金材料领域，尤其是关于一种主要用于制造汽车零部件用低成本高性能的钛合金。

背景技术

金属钛优良的特性主要是指高强度、低密度、出色的耐蚀性，同相同结构的钢材相比，钛合金材料一般可减轻部件重量在50％左右。有资料报道，若汽车质量降低10％，燃油效率可提高6％～8％。由此可见，伴随轻量化而来的突出优点是油耗的显著降低，也将减少汽车尾气的排放量，达到节能、环保的目的。

钛合金作为汽车部件材料使用时，其特点是抗拉强度和屈服强度大、疲劳强度大、密度小、弹性模量约是钢的一半、热膨胀系数低，约是不锈钢及铝材的一半、非磁性、热导率低、容易产生烧结、对环境无污染等。在汽车行业用钛后，可极大减轻汽车重量，降低其燃料消耗，降低发动机的噪音和振动，保护环境和降低噪音。利用钛合金制作汽车配件，不仅可减轻重量，节省燃油，而且动力传输效果好，有助于良好的动力性能、操作稳定性。可靠性高，延长使用寿命。汽车用钛是一个非常庞大的市场，根据设计和材料特性，钛在汽车上的应用主要分布在发动机元件和底盘部件上。在发动机系统用钛可制作气门、气门弹簧、气门弹簧承座和连杆等元件，性能的改善表现在转距、输出功率以及连接部件变形的减少。发动机以外的钛用途：在底盘部件用钛主要为弹簧、排气系统、半轴、中悬簧、排气装置，曲轴以及其它紧固件类对钛的使用，汽车部件中可用钛作阀类、连接轴、阀弹簧与其支撑用具，这些都是汽车上的关键部件。因此研究开发钛合金已迫在眉睫。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种钛铝铁合金，是在已知的合金中不使用高价的β元素V，采用廉价的Fe，适应在温度变化过程中低成本高性能Ti-Al-Fe合金材料的应用。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种钛铝铁合金，以重量百分比表示，其特征在于：由以下成份组成：Ti 91-96％、Al 3-6％、Fe 0.6-2％、O 0.1-0.3％、N 0.01-0.06％、H 0.01-0.015％、C0.01-0.05％。

本发明，因合金成份中含有Al，热加工性能处于ASTM纯钛和Ti-6Al-4V中间，即热变形抗力比Gr4纯钛大，比Ti-6Al-4V小，疲劳强度高于Ti-6Al-4V。因此Ti-Al-Fe合金具有比以往高强度钛合金更优良的热加工性能，其拉伸强度达1000MPa，与Ti-6Al-4V相当，具有超塑行为，而且超塑变形的温度范围很宽，易于成型加工。

具体实施方式

实施例1：

一种Ti-5Al-1Fe钛铝铁合金，以重量百分比表示，由以下成份组成：Ti 93.875％、Al 5％、Fe 1％、O 0.2％、N 0.04％、H 0.015％、C 0.05％。

实施例2：

一种Ti-3.5Al-1Fe钛铝铁合金，以重量百分比表示，由以下成份组成：Ti 95.3％、Al 3.5％、Fe 1％、O 0.16％、N 0.02％、H 0.01％、C 0.01％。

实施例3：

一种Ti-5.5Al-1Fe钛铝铁合金，以重量百分比表示，由以下成份组成：Ti 92.65％、Al 5.5％、Fe 1％、O 0.3％、N 0.5％、H 0.013％、C 0.037％。

试验表明：Ti-3.5Al-1Fe热断面收缩率与Gr4纯钛相当；Ti-5Al-1Fe，其拉伸强度达1000MPa，强度高出纯钛材约200MPa.与Ti-6Al-4V相当，Ti-Al-Fe合金因含有Al，热加工性能处于ASTM纯钛和Ti-6Al-4V中间，即热变形抗力比Gr4纯钛大，比Ti-6Al-4V小。Ti-5.5Al-1Fe的热断面收缩率比Ti-6Al-4V高，因此Ti-Al-Fe合金具有比以往高强度钛合金更优良的热加工性能。疲劳强度高于Ti-6Al-4V。超塑性；Ti-Al-Fe具有等轴细微组织，与一般的α+β钛合金一样，而且超塑变形的温度范围很宽，易于成型加工。本发明主要应用于汽车及摩托车的低成本高性能Ti-Al-Fe合金材料，从钛锭的熔炼到锻件、棒、丝卷材的加工生产和产业化。

性能指标如下：