[发明专利]航空紧固件用钛合金及其制备方法

权利要求书

1.航空紧固件用钛合金，其特征在于：其元素组成的质量百分比为Al：5％～9％、V：1％～6％、Mo：8％、Nb：11％～15％、Zr：1％、Cr：0.1％～2％和余量为Ti。

2.权利要求1所述航空紧固件用钛合金的制备方法，其特征在于步骤如下：

第一步，制备非晶钛合金孕育剂。

(1)配置制备非晶钛合金孕育剂的原料

按元素的质量百分比为Cu：10％～15％、Ni：10％～15％、Al：1％～5％、V：1％～5％、Fe：3％～10％、B：1％～5％、Zr：5％～10％、Cr：1％～5％和余量为Ti配置制备非晶钛合金孕育剂的原料；

(2)熔炼

将(1)步配好的原料放入非自耗真空电弧炉的水冷铜坩埚中，调节钨电极位置，使之与水冷铜坩埚内放入的非晶钛合金孕育剂原料之间的距离为0.5mm～1.5mm，关闭炉门和放气阀，抽真空至真空度压力值＞2×10^-2Pa后，随后充入高纯氩气至真空度的压力值为0.06Pa～0.08Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至200A～300A，整个过程都用高纯氩气保护，至全部原料熔化，随炉冷却至室温，得到钛合金铸锭，再将所得钛合金铸锭在水冷铜坩埚中反复上述熔化和冷却至室温的熔炼操作过程4次～6次，得到成分相对均匀的钛合金铸锭，将该成分相对均匀的钛合金铸锭在抽真空至真空度＞2×10^-3Pa的真空退火炉中于900℃～1100℃温度均匀化退火7h～10h，制得成分完全均匀化的钛合金铸锭；

(3)离心快淬甩带

将(2)步制得的成分完全均匀化的钛合金铸锭线切割成小块，放入真空快淬炉的水冷铜坩埚内，调节电极位置，使之与水冷铜坩埚内的钛合金铸锭小块之间的距离为1.5mm，关闭炉门、进出料口和放气阀，抽真空至真空度压力值＞5×10^-3Pa后，用氩气洗炉，随后充入氩气至真空度的压力值为0.05Pa，起弧后调节弧电流逐步上升至600A，将钛合金铸锭小块熔化，待该钛合金小块全部熔化成液态时，倾斜坩埚使得钛合金液通过流道引至高速旋转的水冷钼轮上，钼轮表面为15℃，熔融液态钛合金与其接触后，快速凝固，钼轮边缘线速度为50m/秒，钛合金形成薄带状由钼轮切线方向飞出，经挡板阻挡后落入炉体下部的收藏室，快淬得到非晶钛合金条带，即为非晶钛合金孕育剂；

第二步，航空紧固件用钛合金产品的制备。

(1)配置钛合金基体原料

以纯钛、纯钼、铌条、海绵锆、纯铬、纯铝和纯钒为原料，根据实际需要量并按质量百分比为Al：5％～9％、V：1％～6％、Mo：8％、Nb：11％～15％、Zr：1％、Cr：0.1％～2％和余量为Ti称取上述所有原料，配置成钛合金基体原料；

(2)熔炼和浇铸

先将(1)步中称取的纯钛、纯钼和铌条原料，按重量比为Nb∶Ti＝4∶1的铌条和纯钛及Mo∶Ti＝4∶1的纯钼和纯钛分别熔炼成NbTi中间合金和MoTi中间合金，再将(1)步中称取的其他所有原料与上述NbTi中间合金和MoTi中间合金一起放入真空悬浮炉中进行下述的熔炼操作：熔炼前先将真空悬浮炉内抽成高真空压力为1.2×10^-4Pa～2.7×10^-4Pa，再充入氩气至真空悬浮炉内压力为0.1Pa～0.5Pa，进行保护，至全部原料熔化，随炉冷却至室温，得到钛合金铸锭，反复上述熔化和冷却至室温的熔炼操作4～6次，在最后一次熔炼操作时加入重量为钛合金基体原料总重量的0.4％的由第一步制得的非晶钛合金孕育剂，然后进行浇铸，待钛合金完全冷却后，开炉，取出所制得的钛合金铸锭；

(3)锻造

将由(2)步所制得的钛合金铸锭在900℃～1100℃进行锻造，达到变形量为70％～120％后立即水冷，保存材料内部的形变，制得锻造完成的钛合金样品；

(4)水冷保温，制得航空紧固件用钛合金产品

将由(3)步制得的锻造完成的钛合金样品放入真空管式炉中，抽真空至真空度＜0.33Pa，在700℃～950℃保温20min后水冷至室温，再将该样品在400℃～550℃保温0.5h～5h，制得元素组成的质量百分比为Al：5％～9％、V：1％～6％、Mo：8％、Nb：11％～15％、Zr：1％、Cr：0.1％～2％和余量为Ti的航空紧固件用钛合金产品。