[发明专利]一种高硅高温钛合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硅高温钛合金，按质量百分比计，所述高温钛合金的化学组成为：Si:0.4～1.2％，Al:5.0～6.5％,Zr:3.5～6.5％,Sn:3～5％，Mo:0.3～1％,余量为Ti。所述制备方法为：将原料粉末充分混合均匀，将混合粉末压制成型获得压坯，将压坯进行烧结获得烧结钛合金坯料，将烧结钛合金坯料进行热加工、退火即得高硅高温钛合金。本发明通过粉末冶金处理结合高温变形实现组织均匀细小，第二相分布弥散，细化和均匀化。所提供的制备方法简单、成本低廉，所得高温钛合金材料具有优异的高温、低温力学性能。

技术领域

本发明涉及一种高硅高温钛合金及其制备方法，属于钛合金制备技术领域。

背景技术

钛合金由于密度低、强度高、耐高温、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。高温钛合金是钛合金的重要发展方向之一，是衡量一个国家钛合金研究水平和航空技术发展水平的重要标准。随着航空航天行业的发展，对具有能耐更高温度的高温钛合金需求也不断增加。目前，限制高温钛合金发展的主要问题是高温下蠕变抗力和高温抗氧化性不够，使得600℃以上高温钛合金成为了发展的瓶颈，我国目前在开发的使用温度为600℃的钛合金Ti60和Ti600都还处于研究阶段。

典型的高温钛合金体系大都以Ti-A1-Si-Zr为主，再添加Sn、Mo、Nb、V等合金元素。如国外主流600℃高温钛合金美国的Ti-1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT36等。在高温钛合金中，Si元素是一种重要的合金化元素，因为Si能显著的提高钛合金的抗蠕变性能，现存几乎所有高温钛合金中都含有一定量的Si元素。Si在钛合金中主要以固溶态或硅化物的形式存在。固溶态Si与位错能够相互吸引，在位错处发生偏聚，形成柯氏气团，阻碍位错攀移，提高合金高温蠕变性能。当Si含量超过其在α-Ti中的最大固溶度时，硅化物析出，析出的硅化物会阻碍位错和晶界的滑移，也可提高合金抗蠕变性能。现有的高温钛合金的Si含量一般都控制在0.45％以下(Si主要是以固溶形式存在)，原因是一般认为当Si含量超过0.45％后，因其在α相和β相溶解度的差异使得析出的硅化物很难分布均匀，且尺寸粗大，使得钛合金的塑性和高温持久蠕变性能均会显著降低，如果能在提高Si含量的同时(0.45％)，获得均匀细小的硅化物相，则有可能大幅提高高温钛合金的蠕变性能。

邹黎明等[CN201710148241.4]采用粉末冶金方法制备了高Si含量的高温钛合金，其采用等离子旋转电极雾化法制备高Si含量的高温钛合金预合金粉末，随后采用热等静压方法制备了高温钛合金坯体，最后采用等温锻造法消除钛合金残留孔隙，破碎粗大硅化物，实现硅化物的细小、弥散分布，获得了较好的高温力学性能，然而该专利制备成本高，另外一方面其还是适用600℃以下使用【说明书009段】，同时该专利所得高温钛合金在室温下延伸率过低，室温塑性不足。

发明内容

本发明针对现有的铸造高温钛合金使用温度难以超过600℃的问题，提供一种兼具优异的高温、低温力学性能的高硅高温钛合金及其低成本的制备方法，该高温钛合金可应用于600℃以上温度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种高硅高温钛合金，按质量百分比计，所述高温钛合金的化学组成为：Si:0.4～1.2％，Al:5.0～6.5％,Zr:3.5～6.5％,Sn:3～5％,Mo:0.3～1％,余量为Ti。

优选的方案，按质量百分比计，所述高温钛合金的化学组成为：Si:0.6～1％，Al:5.4～6％,Zr:3.8～4％,Sn:3.5～4％,Mo:0.5～0.7％,余量为Ti。

本发明一种高硅高温钛合金的制备方法，包括如下步骤；按设计比例配取钛源、铝源、锆源、锡源、钼源、硅源粉末，混合获得混合粉末，将混合粉末压制成型获得压坯，压坯进行烧结获得烧结钛合金坯料，将烧结钛合金坯料进行热加工、退火即得高硅高温钛合金。