[发明专利]航空动力装置用耐高温钛合金及其熔炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温钛合金，尤其是涉及一种航空动力装置用耐高温钛合金，属于冶金生产工艺技术领域。本发明还涉及一种用于生产所述耐高温钛合金的熔炼方法。

背景技术

随着航空动力装置的更新换代，航空航天发动机内部环境温度逐渐提升，当下成熟应用的镍基合金已经不能满足高温的工作要求，需要制备出工作在高温、高负荷、长时间工作条件下的航空发动机零件。制备这种合金零部件，应该考虑到下面几种情况：高温合金应具有稳定的晶型结构，在长时、高温、高载荷的环境条件下，防止其脆化，具有高度的稳定性；高温合金应该具有高度的耐高温特性，在使用过程中能够防止氧气的渗入。已市场化的一些高温钛合金，是以α相为基础添加其他金属元素，其适宜的工作温度能够达到600℃，短时间工作温度能够达到650℃，这些合金在长时间工作条件下热稳定性不好，主要由于高温合金中铝的含量较高，所以会导致热变形。而且当工作温度超过600℃，就会发生强烈的氧化，远远达不到现今航空航天的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能明显的提高成品工作温度，在比现有工作温度高得多的环境条件下工作仍能保持稳定的航空动力装置用耐高温钛合金，以及生产该耐高温钛合金的熔炼方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种航空动力装置用耐高温钛合金，所述的耐高温钛合金为通过铪和钽元素在电炉中共熔获得的含有β同质异形相的钛合金坯。

进一步的是，所述铪元素在所述钛合金坯中的含量为3.0-4.0％。

进一步的是，所述钽元素在所述钛合金坯中的含量为3.0-4.0％。

进一步的是，在所述的钛合金坯中还包括含量为3.0-4.0％锆元素。

进一步的是，在所述的钛合金坯中还分别包括含量为6.0-6.5％的铝元素和含量为6.0-7.0％的钨元素。

一种用于所述耐高温钛合金的熔炼方法，所述的熔炼方法采用电炉通过共熔工序获得所述的耐高温钛合金。

进一步的是，在电炉中共熔时，使用中间体和单纯的合金元素分段共熔获得可靠的钛合金坯。

进一步的是，分段共熔获得可靠的钛合金坯后再在800℃的条件下焙烧1h，然后冷却成室温得到所述的高温钛合。

本发明的有益效果是：本申请以现有的镍基合金为基出，通过调整其中的铝、锆、铪、以及钨元素铝元素的含量，并加入钽元素，采用电炉通过共熔获得所述的耐高温钛合金。由于引入了难熔的钽元素，并采用了共熔的熔炼方法，从而可以获得具有强健原子键的钛合金，起到了提升合金的热稳定性，同时，在高温条件下还能够降低原子的扩散速率，而且铪和钽元素，能够明显的提升在高温使用条件下的抗氧化性，进而达到能明显的提高成品工作温度的目的，保证了产品能在比现有工作温度高得多的环境条件下工作仍能保持稳定。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供的一种能明显的提高成品工作温度，能在比现有工作温度高得多的环境条件下工作仍能保持稳定的航空动力装置用耐高温钛合金，以及生产该耐高温钛合金的熔炼方法。所述的耐高温钛合金为通过铪和钽元素在电炉中共熔获得的含有β同质异形相的钛合金坯。根据现有钛合金的成分，具体为所述铪元素在所述钛合金坯中的含量为3.0-4.0％；所述钽元素在所述钛合金坯中的含量为3.0-4.0％；在所述的钛合金坯中还包括含量为3.0-4.0％锆元素；以及在所述的钛合金坯中还分别包括含量为6.0-6.5％的铝元素和含量为6.0-7.0％的钨元素。

这样，所述的耐高温钛合金便可以采用电炉通过共熔获得。此时，在电炉中共熔时，使用中间体和单纯的合金元素分段共熔获得；分段共熔获得可靠的钛合金坯后再在800℃的条件下焙烧1h，然后冷却成室温得到所述的高温钛合金。

本申请以现有的镍基合金为基出，通过调整其中的铝、锆、铪以及钨元素的含量，并引入钽元素，采用电炉通过共熔获得所述的耐高温钛合金。由于引入了难熔的钽元素，并采用了共熔的熔炼方法，从而可以获得具有强健原子键的钛合金，起到了提升合金的热稳定性作用，同时，在高温条件下还能够降低原子的扩散速率，而且铪和钽元素，能够明显的提升在高温使用条件下的抗氧化性，进而达到能明显的提高成品工作温度的目的，保证了产品能在比现有工作温度高得多的环境条件下工作仍能保持稳定。

以本申请提供的组分，采用本申请上述的熔炼方法能够改善钛合金的耐高温性能，在长时间的工作条件下其工作温度能够达到800℃，并且能够控制合金的脆化。