[发明专利]一种高强钛合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强钛合金及其制备方法，该高强钛合金，按质量含量计，包括Al 4.5～5.5％、Mo 3.5～4.5％、Cr 3.5～4.5％、Sn 1.5～2.5％、Zr 10～50％和余量的Ti。本发明严格控制各元素的含量，提升钛合金的力学性能，其中，Cr元素的添加，稳定β相，能显著提高钛合金基体的室温强度，元素Al极大的提高了α相的稳定性和β‑α转变温度，便于在固溶处理过程中在淬火后获得的均为细小的α相，可以大幅提高钛合金的比强度；并且由于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。

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域，特别涉及一种高强钛合金及其制备方法。

背景技术

钛合金以其高比强度、高比模量、耐腐蚀等一系列优势，具有广泛的应用优势，在海洋工程、航空航天、生物医学、冶金、化工、轻工等诸多领域均得到重视。

结构钛合金以其优异的可加工性及力学性能，在航空航天工业中强度高、形状复杂的零件制造，如航空飞机的机翼接头结构件、机身与起落架连接框、吊挂发动机接头等部位,以及对强度及耐久性要求高的重要或关键承力部件的制作。但作为航空结构的传统钛合金来讲，其强度水平仍难以满足日益苛刻的工业服役标准，导致钛合金航空结构使用周期短，限制进一步应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强钛合金及其制备方法。本发明提供的钛合金强度性能优异，满足航空结构用钛合金的要求。

本发明提供了一种高强钛合金，按质量含量计，包括Al 4.5～5.5％、Mo 3.5～4.5％、Cr 3.5～4.5％、Sn 1.5～2.5％、Zr 10～50％和余量的Ti。

优选的，所述高强钛合金包括Al 4.5～4.8％、Mo 3.6～3.8％、Cr 3.6～3.8％、Sn1.5～1.8％、Zr 10～50％和余量的Ti。

优选的，所述高强钛合金的组织包括针状α相马氏体和层片状α'马氏体。

本发明还提供了上述技术方案所述的高强钛合金的制备方法，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，得到高强钛合金。

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2000～2900℃。

优选的，所述步骤(1)中熔炼次数在5次以上，每次熔炼时间在1min以上。

优选的，所述步骤(2)中保温处理的温度为860～900℃，保温处理的时间为0.5～1.0h。

优选的，所述步骤(2)中变形为轧制变形；所述轧制变形的总变形量为65～70％，轧制变形的温度为860～900℃。

优选的，所述轧制变形为多道次轧制，每道次的压下量为2～3mm；

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860～900℃，固溶处理的保温时间为3～7min，固溶处理的冷却方式为水淬。