[发明专利]100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材及其制备方法

说明书

本发明提供一种100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材，其组份按质量百分比计为：Al：3.0～6.0wt.％；Mo：3.0～5.5wt.％；V：3.0～5.5wt.％；Cr：0.1～2.0wt.％；Fe：0.1～2.0wt.％；O：≤0.20wt.％；N：≤0.10wt.％；C：≤0.10wt.％；余量为Ti和不可避免的杂质；所述100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材的上述所有组份的原料为纯钛残料和钛合金残料；其中，所述纯钛残料为TA1、TA2、TA3、TA4中的一种或多种，所述钛合金残料为TA11、TA18、TB2、TB6、TC4、TC6、TC18的一种或几种。本发明还提供一种100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材的制备方法。与相关技术相比，本发明的100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材及其制备方法制备的所述100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材拉伸强度大于1150MPa。

技术领域

本发明涉及一种钛合金制备加工领域，尤其涉及一种100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材及其制备方法。

背景技术

由于钛合金具有密度小、比强度高和耐蚀性优异等一系列优点，从而在航空航天、舰船和化工等领域的研究和应用越来越广泛。由于钛及钛合金的成本较高，限制了钛及钛合金的大规模应用。因此，低成本钛合金的研究和应用受到世界各国的关注，相继投入大量的财力和人力进行低成本钛合金材料的研制以及短流程制备加工技术开发。

原材料成本高是造成钛合金成本高的重要原因，添加返回料是降低原材料成本的最有效的途径。国内外开展添加返回炉料的低成本钛合金研究工作都是采用海绵钛、中间合金和返回料进行相互配比，且返回料的添加比例都不高，无法显著降低钛合金的成本；同时，关于采用添加返回料的方法降低钛合金的途径都是以TC4和TA15钛合金为主，这两种合金的强度分别在900MPa和1000MPa级，强度处于中等水平。近年来，国防军工和民用领域对低成本高强钛合金的需求迫切，而我国在低成本高强钛合金的研究和应用领域还处于空白。

目前，高强度钛合金体系以Ti-Al-Mo-V-Cr-Fe系合金为主，典型代表是TC18钛合金。TC18钛合金是前苏联航空材料研究院于上世纪70年代中期研制的一种近β型结构钛合金材料，名义成分为 Ti-5Al-5Mo-5V-1Fe-1Cr(wt％)。该合金具有高强、高韧和高淬透性，被称为“三高”钛合金。该合金在退火状态下的强度极限可达1080MPa，在强化热处理状态下强度可以达到1200MPa甚至更高，具有较满意的延伸率、断面收缩率和冲击韧性等。俄罗斯对该合金的加工技术进行了深入研究，较好的掌握了其加工工艺技术，并进行了工业化生产，产品在航空航天领域得到广泛应用，例如飞机承力框架、起落架等，产品形式有锻件、棒材、型材、厚板和管材等。国内钛企业也相继开展过TC18钛合金锻件、棒材、型材和厚板等研制工作。由于TC18钛合金所含元素种类较多，既包括低熔点组元Al，也包含高熔点组元 Mo，同时也包括易偏析元素Cr和Fe，不但增加了合金的熔炼难度，同时该合金的回收处理也是一个问题，尚不能进行回收处理。目前，国内相关钛企业内部存在大量TA1、TA2、TA3、TA4、TA11、TA18、 TB2、TB6、TC4、TC6和TC18钛合金残料，无法回收利用，造成了巨大的材料浪费。

因此，有必要提供一种新的100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材及其制备方法解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材及其制备方法，用以实现获得成本低且强度高的钛合金。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材，其组份按质量百分比计为：Al：3.0～ 6.0wt.％；Mo：3.0～5.5wt.％；V：3.0～5.5wt.％；Cr：0.1～2.0wt.％； Fe：0.1～2.0wt.％；O：≤0.20wt.％；N：≤0.10wt.％；C：≤0.10wt.％；余量为Ti和不可避免的杂质；所述100％返回炉料制备低成本高强度钛合金板材的上述所有组份的原料为纯钛残料和钛合金残料。