[发明专利]一种近β型高强度钛合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种近β型高强度钛合金及其制备方法，所述近β型高强度钛合金的重量百分比组成为：Mo：3～9％，Al：4～7.75％，V：3～5％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量为钛和不可避免的杂质。制备方法包括：按照配比，称取海绵钛、Al‑V中间合金、Al‑Mo中间合金、纯Al，混合后压制成电极；经二次熔炼，制成Ti‑Al‑Mo‑V合金铸锭；开坯第一次锻造；第二次锻造；第三次锻造，得小尺寸棒材；固溶处理，空冷；然后时效处理，空冷，得到近β型高强度钛合金。该近β型高强度钛合金具有成分均匀、偏析少、锻造不易开裂、强度高、塑性高等优点，且制作工艺简单，成本低。

技术领域

本发明属于金属材料制备加工技术领域，尤其涉及一种近β型高强度钛合金及其制备方法。

背景技术

目前广泛应用的商业高强度近β钛合金有Ti-1023(Ti-10V-2Fe-3Al)，Ti-5553(Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr)，和Ti-7333(Ti-7Mo-3Cr-3Nb)，这些合金都或使用了较大含量的Fe和Cr等元素，Fe和Cr属于钛合金中的共析型元素，可以提高合金的强度，但是由于Fe和Cr在钛合金的熔铸过程中容易发生偏析，甚至和Ti元素发生共析反应生成FeTi和TiCr₂等脆性金属间化合物，因此Fe和Cr的添加大大增加了钛合金的熔铸难度。同时由于合金铸锭的偏析以及可能产生的FeTi和TiCr₂等脆性金属间化合物，使钛合金在后续的热加工锻造过程中容易开裂，这也增加了合金加工难度。由于Cr和Fe元素容易偏析，目前为止，国内多数钛合金公司尚不能制备出性能稳定的Fe≥1％和Cr≥3％的钛合金。所以推出一种不含Fe、Cr等易偏析元素的高强度钛合金显得极为迫切。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成分均匀、偏析少、锻造不易开裂、强度高、塑性高、成本低且易回收的近β型高强度钛合金及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种近β型高强度钛合金，所述钛合金的重量百分比组成为：Mo：3～9％，Al：4～7.75％，V：3～5％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量为钛和不可避免的杂质。

优选地，所述近β型高强度钛合金的重量百分比组成为：Mo：5～7％，Al：5～7％，V：3～5％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量为钛和不可避免的杂质。

优选地，所述近β型高强度钛合金的重量百分比组成为：Mo：6％，Al：6％，V：4％，O：≤0.2％，C：≤0.08％，N：≤0.05％，余量为钛和不可避免的元素。

优选地，所述近β型高强度钛合金的钼当量[Mo]_当为5～12.5，铝当量[A1]_当为4～8；

[Mo]_当的计算公式为：[Mo]_当＝0.67V+1Mo；

[A1]_当的计算公式为：[A1]_当＝Al。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的近β型高强度钛合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照配比，称取海绵钛、Al-V中间合金、Al-Mo中间合金，纯Al，得到混合原料；

(2)将步骤(1)所得的混合原料压制成电极；

(3)将步骤(2)所得的电极经过二次熔炼，制成Ti-Al-Mo-V合金铸锭；

(4)将步骤(3)所得的Ti-Al-Mo-V合金铸锭开坯第一次锻造，得到大尺度锻件；

(5)对步骤(4)所得的大尺寸锻件进行第二次锻造，得到较大尺寸棒材；