[发明专利]一种超高强高塑性钛合金

说明书

技术领域

本发明属于高强钛合金技术领域，具体涉及一种超高强高塑性钛合金。

背景技术

钛合金作为近几十年发展起来的新型轻金属材料，因具有无磁性、耐蚀性、生物相容性、耐温性和高比强等优良特性而被广泛应用于国民经济的各个领域中。

传统超高强度钛合金(R_m≧1250MPa)作为结构件应用于航天、兵器、船舶等武器装备中制造各框梁类承力构件、承力螺栓、高强度弹簧、航母弹射器与装甲等，进一步提高钛合金的比强度和比刚度能够实现更大的减重效果。最近几年，国外对具有更高强度水平超高强钛合金的研究非常重视，其中具有代表性的合金是在VT22合金的基础上改进设计的Ti-5553(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr，美国专利)及VST-55531(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr，俄罗斯专利)合金。然而这种改进设计在使钛合金具有高强度的同时却带来了塑性的损失，以Ti-5553钛合金为例，其抗拉强度为1500MPa时，几乎没有塑性；国内由北京有色金属研究总院研制开发的TB10(Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al)合金和西北有色金属研究院开发的Ti-B19(Ti-5Mo-5V-4Cr-2Zr-3Al)合金都属于高强结构钛合金的范畴，这两种合金在1100MPa～1200MPa的强度水平下具有较好的塑性，但在强度高于1250MPa应用时同样存在塑性较低的问题。

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中的不足，提供一种超高强高塑性钛合金，该钛合金在超高强状态下具有优良的延伸率，常温条件下该超高强高塑性钛合金的抗拉强度R_m≥1500MPa，延伸率A≥10％。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 4％～6％，Mo 8％～11％，V 2％～6％，Cr 2％～5％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述超高强高塑性钛合金在室温条件下的抗拉强度R_m≥1500MPa，延伸率A≥10％。

上述的一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 4％～4.9％，Mo 8％～10％，V 2％～4％，Cr 3.5％～5％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 11％，V 2％，Cr 2％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 8％，V 3％，Cr 3％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 4％，Mo 8％，V 6％，Cr 2％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 5％，Mo 11％，V 4％，Cr 5％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 6％，Mo 10％，V 4.5％，Cr 3.5％，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种超高强高塑性钛合金，其特征在于，由以下重量百分含量的成分组成：Al 4％，Mo 8％，V 3％，Cr 4％，余量为Ti和不可避免的杂质。

本发明超高强高塑性钛合金的制备方法采用钛合金的常规制备方法，具体过程为：根据需要选择合适的原料，按设计成分将原料混合后压制得到电极，电极经真空自耗电弧熔炼制备得到合金铸锭，合金铸锭经过表面扒皮并切去冒口后，在液压锻造机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造和多火次高温锻造，然后在热轧机上进行轧制，再经固溶处理和时效处理后得到超高强高塑性钛合金棒材。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明钛合金中含有较高质量百分含量的β同晶型稳定元素Mo，由于Mo元素在钛合金中的扩散速度缓慢，使得钛合金中析出相的尺寸细小，进而使钛合金具有更好的热处理强化效果，而且Mo元素能够抑制Ti-Cr体系中共析反应的发生，不易形成脆性金属间化合物引起塑性损失；V元素可以固溶强化α相，同时降低α相的c/a比值(垂直晶格常数与底面晶格常数的比值)，有利于α相的滑移，使钛合金具有较低的流变抗力及良好的塑性。