[发明专利]一种高强阻燃钛合金

说明书

技术领域

本发明属于阻燃钛合金技术领域，具体涉及一种高强阻燃钛合金。

背景技术

钛合金是航空发动机减轻结构重量、提高推重比必须采用的重要轻质材料，并在相当长时期内不可替代。但是钛合金具有导热系数低、氧化生成热和燃烧生成热高的物理特性，导致在航空发动机应用环境(高温、高速气流和碰磨)下容易着火燃烧。一旦发生“钛火”，可在几秒内烧毁发动机，瞬间造成机毁人亡的惨剧，后果极为严重。美国和俄罗斯从七十年代就积极开展钛燃烧问题的研究，并分别研制出了自己的阻燃钛合金。美国研制的全β型阻燃钛合金Alloy C(Ti-35V-15Cr)已在发动机上成功应用。俄罗斯则根据摩擦机理开发出Ti-Cu-Al系阻燃钛合金BTT-1和BTT-3。TiAl合金具有较好的阻燃性能，但TiAl合金的脆性阻碍了其应用。AlloyC合金强度高、塑性好，但由于元素V必需以纯钒或V-Cr或Ti-V中间合金的形式加入，其成本很高，应用受到很大限制。BTT-1和BTT-3合金热强性较差，无法用于较高温度，目前尚未获得实际应用。因此，开发一种成本不高的高强度阻燃合金具有明确的应用需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高强阻燃钛合金。该高强阻燃钛合金室温抗拉强度达到900MPa以上，600℃抗拉强度达到680MPa以上，阻燃性能略低于AlloyC合金但显著优于Ti-6Al-4V钛合金，成本明显低于AlloyC，塑性优于Ti3Al及TiAl合金。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强阻燃钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：V+Nb 35％～45％，Al8％～12％，(Mo+Ta+W)≤8％，O≤0.12％，余量为Ti和不可避免的杂质；其中，20％≤V≤35％，8％≤Nb≤20％，Mo≤5％，Ta≤3％，W≤4％；所述高强是指钛合金在室温下的抗拉强度≥900MPa。

上述的一种高强阻燃钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：V 35％，Nb 8％，Mo 4％，W 4％，Al 8％，O≤0.12％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种高强阻燃钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：V 30％，Nb 12％，Mo 5％，Ta 3％，Al 9％，O≤0.12％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种高强阻燃钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：V 27％，Nb 15％，Mo 4％，Ta 2％，W 2％，Al 10％，O≤0.12％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种高强阻燃钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：V 25％，Nb 20％，Mo 2％，W 2％，Al 11％，O≤0.12％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种高强阻燃钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：V 20％，Nb 20％，Mo 2％，W 4％，Al 11％，O≤0.12％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种高强阻燃钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：V 20％，Nb 15％，Ta 3％，W 4％，Al 12％，O≤0.12％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本发明的高强阻燃钛合金的制备方法为钛合金的常规制备方法：根据需要选择合适的中间合金与海绵钛按设计成分混合压制电极，经常规真空自耗电弧炉经三次熔炼或真空自耗电弧炉与真空自耗电弧凝壳炉复合熔炼工艺制成合金锭，合金锭在1100℃～1200℃温度下经三火次以上变形后获得合金成品，合金成品经850℃～950℃退火处理后使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明的高强阻燃钛合金室温抗拉强度达到900MPa以上，600℃抗拉强度达到680MPa以上，阻燃性能略低于AlloyC合金但显著优于Ti-6Al-4V钛合金，成本明显低于AlloyC，塑性优于Ti3Al及TiAl合金。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式