[发明专利]一种全α相细晶高强韧耐蚀钛合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种全α相细晶高强韧耐蚀钛合金及其制备方法，该全α相细晶高强韧耐蚀钛合金，包括Al 1.8～2.5％、Zr 5～50％和余量的Ti；所述全α相细晶高强韧耐蚀钛合金不含Pd。在本发明中，Zr与Ti易形成无限固溶体，锆元素易在腐蚀介质中形成锆的氧化物能有效改善钛合金的钝化膜的结构性能，显著提高钛合金的耐腐蚀性能，随合金中锆含量的增加，合金的钝化电流密度逐渐减小，合金由均匀腐蚀逐渐转变为局部腐蚀；同时，钛合金中加入Zr元素能显著改善钛合金的耐腐蚀性能钛合金中加入Zr后在表面形成的ZrO₂能改善合金的氧化物保护膜层，从而提高合金抗腐蚀的能力。

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域，特别涉及一种全α相细晶高强韧耐蚀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。

钛及钛合金质轻且强度高的特性突出，在航空器领域等被积极地利用；另外，还具有优异的耐腐蚀性，因此被广泛用于化学工业设备用材料、火力、核发电设备材料、进而海水淡水化设备材料等的用途。

但是，虽然钛及钛合金具有优异的耐腐蚀性，但能够体现高耐腐蚀性的环境限于氧化性酸(硝酸)环境、海水等中性氯化物环境，高温氯化物环境下的耐间隙腐蚀性、非氧化性酸液中的耐腐蚀性(以下总称为“耐腐蚀性”)是不充分的。

为了提高钛合金在不同环境下的耐腐蚀性，开发了Ti-0.15Pd合金(ASTM Gr.7)。该钛合金虽然显示出优异的耐腐蚀性，但该ASTM Gr.7需要借助于昂贵Pd元素的添加，钛合金的制备成本高，且力学性能不足，限制了应用范围。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全α相细晶高强韧耐蚀钛合金及其制备方法。本发明提供的钛合金在氯化物环境下具有良好的耐腐蚀性，并且制备成本低。

本发明提供了一种全α相细晶高强韧耐蚀钛合金，按质量含量计，包括Al 1.8～2.5％、Zr 5～50％和余量的Ti；所述全α相细晶高强韧耐蚀钛合金不含Pd。

优选的，所述全α相细晶高强韧耐蚀钛合金包括Ru 0.10～0.12％、Zr 5～30％和余量的Ti。

优选的，所述全α相细晶高强韧耐蚀钛合金由网篮状α′马氏体相板条组成；所述高强韧耐蚀钛合金组织中α′相板条平均宽度为24.23～79.41μm。

本发明还提供了上述技术方案所述的全α相细晶高强韧耐蚀钛合金的制备方法，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退火处理，得到全α相细晶高强韧耐蚀钛合金。

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2500～3000℃。

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3～5min。

优选的，所述步骤(2)中保温处理的温度为850～950℃，时间为40～60min。

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40～50％。

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％；