[发明专利]一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金，特别是涉及一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金。

背景技术

钛及钛合金由于其具有高的比强度、良好的耐腐蚀性、高耐热性和良好的生物相 容性而被广泛应用于航空航天、海洋工程、石油化工和生物医药等领域。一般钛合金可以分 为三大类：α，β和α+β钛合金。与β和α+β钛合金相比，α钛合金具有更好的抗蠕变性、 焊接和加工韧性。α钛合金中，固溶强化是提高合金强度的一个显著方式。它的作用机理是 溶质原子的固溶引起原有的晶格发生畸变，使得受力条件下位错的运动受到阻碍，从而提 高合金强度。

近年来，α钛合金的固溶合金元素大都集中某些特定的元素如Al，Sn，Zr，Mo，V。事 实上Cr、Mn、Fe等元素也有很好的固溶强化作用。如果昂贵元素（如V，Mo，Nb等）可通过廉价 的元素（如Fe，Cr，Mn等）代替而不影响合金的性能，那么就可以实现降低α钛合金制造成本 的目的。目前，国内外已经使用这种手段开发出一些低成本β和α+β钛合金。例如， Timetal62S（Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si）和TimetalLCB（Ti-4.5Al-6.8Mo-1.5Fe）用Fe作为解 决方案的元素，证明它们具有较好的机械性能且成本比TC4（Ti-6Al-4V）要低很多，实现了 合金的设计目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金。

本发明一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金，其特征在于，该合金各组分元素的质量 百比为：铝（Al）：5.5-6.5%；铁（Fe）：2.0-3.0%；锰（Mn）：3.0-4.5%；氧（O）：0-0.05%；碳 （C）：0-0.01%；氢（H）：0-0.001%；余量为钛（Ti）上述含Fe和Mn合金元素的α钛合金的制备 方法，包括以下步骤：

按照上述各成分范围配进行配料，配料后将各原料放在箱式电阻炉中150℃下保温12 h进行烘干，然后将烘干后的原料再置于分瓣式水冷铜坩埚中进行熔炼，控制熔池温度保持 在1650-1750℃，熔炼时间为3-5min，熔炼4-5次，炼制成铸锭；铸锭加热到800℃，在横列式 轧机上轧制成板材，其厚度为8-10mm，对轧制得到的板材进行真空退火热处理，退火温度为 600℃，保温时间为4h，冷却方式为空冷，真空退火热处理后，得到本发明的一种含Fe和Mn合 金元素的α钛合金板材。

本发明的与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明的一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金采用Mn、Fe等元素具有很好的固溶强化作 用。通过廉价的元素（如Fe，Cr，Mn等）代替昂贵元素（如V，Mo，Nb等），不仅降低了钛合金制造 成本，而且还具有良好的抗蠕变性、焊接和加工韧性。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

将市售的海绵钛、纯铝、纯铁、纯锰按表1的成分比进行配料，配制成原料，再将原料放 在箱式电阻炉中150℃下保温12h进行烘干，将烘干后的原料再置于分瓣式水冷铜坩埚中 进行熔炼，控制熔池温度保持在1650-1750℃，熔炼时间为3-5min，熔炼4-5次，炼制成铸 锭，铸锭加热到800℃，在横列式轧机上轧制成板材，其厚度为8-10mm，对轧制得到的板材进 行真空退火热处理，退火温度为600℃，保温时间为4h，冷却方式为空冷，真空退火热处理 后，得到本发明的一种含Fe和Mn合金元素的α钛合金板材。

将上述α钛合金板材制成标准样（参照GB/T228.1-2010）进行室温力学性能测试， 其力学性能见表2。

由表1和表2中数据可以看出，本发明的α钛合金棒材具有更好的综合力学性能。而 且制造成本较低，具有优良性价比。

实施例2