[发明专利]一种近α相高强韧钛合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种近α相高强韧钛合金及其制备方法，该近α相高强韧钛合金，包括Al 2.5～3.5％、V 2.0～3.0％、Pd 0.001～0.08％、Zr(0,50％]和余量的Ti。本发明由于Zr元素的添加会引起晶格畸变，这些缺陷会导致在形核过程中，形核点增多，形核的密度增加，起到晶粒细化到作用，进行实现细晶强化。实验结果表明，本发明提供的近α相高强韧钛合金，屈服强度提升幅度高达34％；抗拉强度提升幅度达35.9％，并且延伸率保持相当水平。

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域，特别涉及一种近α相高强韧钛合金及其制备方法。

背景技术

钛及钛合金的应用范围广泛，遍及海洋工程、航空航天、生物医学工程、冶金、化工、轻工等诸多领域。随着钛及钛合金被广发应用，如今工业的发展和服役的环境对钛合金性能提出了更苛刻的要求，传统钛合金在强度、抗腐蚀性能方面已经很难达到当下在工程应用的标准，而高强度钛耐蚀合金是目前研究开发和应用的重点方向之一。

例如，中国专利CN01140046.3公开一种采用熔炼和粉末冶金技术制备的钛铝合金，其主要组成为钛、铝和铌。该合金中铝含量的范围为45.5至49原子％。但该专利同时采用熔炼和粉末冶金技术，工序复杂，成本高。再如，中国专利CN97119996.5属于金属热处理的技术领域，通过将钛铝合金铸件首先经热等静压在α相区高温处理，其次进行循环热处理和共析温度等温处理，最后是进行临界温度处理；但该方案需要同时采用熔炼、热等静压和循环热处理技术，工序复杂，成本高。不仅现有钛合金制备方法工艺繁琐，并且以此得到的钛合金强韧性能仍难以满足日益苛刻的工业服役标准，限制广泛应用，需进一步提高其强度，进而拓展钛合金使用性能，扩大其应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种近α相高强韧钛合金及其制备方法。本发明提供的钛合金强度力学性能优异，满足工业服役要求。

本发明提供了一种近α相高强韧钛合金，按质量含量计，包括Al 2.5～3.5％、V2.0～3.0％、Pd 0.001～0.08％、Zr(0,50％]和余量的Ti。

优选的，所述近α相高强韧钛合金包括Al 2.5～2.8％、V 2.0～2.2％、Pd 0.001～0.08％、Zr 1～45％和余量的Ti。

优选的，所述近α相高强耐腐蚀钛合金的组织为在原始β晶界内交错分布的板条α′马氏体相。

本发明还提供了上述技术方案所述的近α相高强韧钛合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将合金原料熔炼后得到铸态合金坯；

(2)将所述步骤(1)得到的铸态合金坯进行保温处理后变形，得到致密化合金坯；

(3)将所述步骤(2)得到的致密化合金坯进行固溶处理，得到近α相高强韧钛合金。

优选的，所述步骤(1)中熔炼为真空电弧熔炼，所述真空电弧熔炼的温度为1900～2100℃。

优选的，所述步骤(1)中熔炼次数在5次以上，每次熔炼时间为30～60s。

优选的，所述步骤(2)中保温处理的温度为880～930℃，保温处理的时间为30～60min。

优选的，所述步骤(2)中变形方式为轧制变形；所述轧制变形的总变形量为65～70％。

优选的，所述轧制变形为多道次轧制，每道次的变形量为15％～20％；

采用多道次轧制时，每道次轧制后，将轧制后合金坯在轧制变形的温度下保温5～10min。

优选的，所述步骤(3)中固溶处理的保温温度为880～930℃，固溶处理的保温时间为3～7min，固溶处理的冷却方式为水淬。