[发明专利]新型650℃高温高强可焊接钛合金

说明书

提供一种新型650℃高温高强可焊接钛合金，通过适当的成分调整，让Al元素含量超过6％，在近alpha钛合金固溶体基体内形成耐高温热强相a₂相，同时添加高温强化Si元素，使该钛合金满足本发明耐高温性能要求。此外，本发明添加Zr元素，使该型钛合金具有良好的冷热加工工艺性能，可成型锻件、宽幅厚板及超薄板材等；铸造工艺性能优，工艺适用性好，可成型复杂精密结构铸件；同时焊接工艺性能优良，可采用电子束焊、激光焊、手工TIG焊等方法焊接，锻件/板材/铸件材料可焊接，具有良好的塑韧性和优异的耐海水腐蚀性能。

技术领域

本发明属钛合金材料技术领域，具体涉及一种新型650℃高温高强可焊接钛合金。

背景技术

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀、无磁等优异的性能，特别是在海水和酸性烃类化合物中具有良好的耐蚀性，是船舶与海洋工程、航空航天领域应用的优选材料。因此，被誉为“海洋金属”和“太空金属”。中国专利CN201510194204.8公开了一种适用于650℃的高温钛合金，其重量百分比组成为：5％～7％的Al、4％～6％的Sn、9％～12％的Zr、0.7％～1.0％Mo、0.1％～0.3％Si、1％～2％Nb、1％～2％W、0.1％～0.5％Y、0.3％～0.8％B，余量为Ti。650℃高温拉伸性能为：抗拉强度R_m为553MPa～572MPa，屈服强度Rp_0.2为431.0MPa～460MPa，伸长率A为6.0％～8.4％。该型钛合金由于含有多元合金元素强化，含有降低其成型加工工艺性能的热强相，冷热加工工艺性能较差，因此需采用等温锻造进行材料成型加工，材料品种只有锻件，无法满足其他钛合金应用背景材料品种和材料性能技术指标要求；中国专利CN106801164A，公开了一种650℃及以上短时应用高温高强钛合金及其制备方法，该型钛合金重量百分比组成为：Al：6.3～7.5％，Sn：1.5～3.5％，Zr：4～5％，Mo：0.8～1.5％，Nb：4.5～7％，W：2～4％，且Nb+W为6.5～10％，Si：0.2～0.5％，余量为Ti，其采用真空自耗电弧炉熔炼成Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-W-Si铸锭，热轧得到棒材。该发明通过添加Al、Sn、Zr、Mo、Nb、W、Si热强元素，形成热强α₂相和Si化物相进行强化，特别是高添加量W元素，可以提高其高温强度和持久性能。但由于含有较高含量Sn和W元素，合金熔炼铸造时易产生偏析，熔炼和铸造工艺性能差，冷加工工艺性能差，无法进行大型薄壁铸件铸造和2mm以下超薄板材冷，所以该型钛合金材料品种只有棒材和3mm以上厚度板材。上述两项发明专利，虽然都是适用于650℃的高温钛合金，但其均匀塑性变形能力差，塑性加工成形较困难，尺寸精度难以控制，因此有必要提出改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种新型650℃高温高强可焊接钛合金，通过适当的成分调整，让Al元素含量超过6％，在近alpha钛合金固溶体基体内形成耐高温热强相a₂相，同时添加高温强化Si元素，使该钛合金满足本发明耐高温性能要求。此外，本发明添加Zr元素，使该型钛合金具有良好的冷热加工工艺性能，可成型锻件、宽幅厚板及超薄板材等；铸造工艺性能优，工艺适用性好，可成型复杂精密结构铸件；同时焊接工艺性能优良，可采用电子束焊、激光焊、手工TIG焊等方法焊接，锻件/板材/铸件材料可焊接，具有良好的塑韧性和优异的耐海水腐蚀性能。

本发明采用的技术方案；新型650℃高温高强可焊接钛合金，按重量百分含量计，该钛合金化学成分为：Al：6.5％-7.5％，Mo：1.5％-2.5％，V：1.5％-2.5％，Zr：1.5％-2.5％，Si：0～0.5％，余量为Ti和其他微量杂质元素。

优选地，按重量百分含量计，该钛合金化学成分为：Al：7％，Mo：2％，V：2％，Zr：2％，Si：0.4％，余量为Ti和其他微量杂质元素。

优选地，按重量百分含量计，该钛合金化学成分为：Al：6.8％，Mo：1.8％，V：1.8％，Zr：2％，Si：0％，余量为Ti和其他微量杂质元素。