[发明专利]抗空蚀钛铝锆合金及其制备工艺

说明书

本发明提供了抗空蚀钛铝锆合金及其制备工艺。形成所述钛铝锆合金的反应原料包括：5.9重量份～6重量份的铝；7.95重量份～12重量份的锆；和82重量份～88重量份的海绵钛。该钛铝锆合金的弹性模量高，具有优异的抗空蚀性能和优异的耐电化学腐蚀能力，在空蚀过程中的噪声水平低，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地，涉及抗空蚀钛铝锆合金及其制备工艺。

背景技术

空蚀现象从发现至今已经100多年了，各国均投入了大量的人力和物力对空蚀问题开展研究，但效果不佳。因此，空蚀问题一直困扰着理论界和工程界，是至今没有解决的重大的工程和技术难题。空蚀现象广泛存在于流体机械的过流部件、舰艇螺旋桨等动力部件以及水工建筑的过流部位，每年因空蚀现象造成的损伤不仅可以给工农业部门造成严重的经济损失同时还会严重威胁到水中兵器的隐蔽性。空蚀过程中产生的噪声会严重暴露潜艇和鱼雷等水中兵器的位置，从而影响其的作战性能。空蚀的发生过程是由于低压区所形成的微气泡在高压区溃灭后所形成高速微射流打击材料表面，进而造成材料表面的严重损伤。因此，研发新型抗空蚀材料便成了空蚀研究的一项重要任务。

目前，随着舰船对于轻型化的日益重视，舰船上大量的管道系统逐渐采用钛合金制造，而在弯头等过流部位处容易发生空蚀现象，从而影响到钛合金在舰船上的应用。对于钛合金而言，TC4钛合金的产量占到了整个钛合金产量的一般以上，而TC4钛合金的抗空蚀性能一般，从而影响到TC4在舰船上的大规模应用。除了钛合金在军事装备上的应用因空蚀而受到限制外，TC4钛合金还大量用于超声波清洗设备的变幅杆制造，对于超声波清洗设备而言，变幅杆材料优异的抗空蚀性能是清洗设备长寿命的关键所在，而目前所用的变幅杆材料大都采用TC4钛合金，从实际应用来看，TC4钛合金的抗空蚀性能较差。

因此，现有的钛合金的相关技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种弹性模量高、具有优异的抗空蚀性能、具有优异的耐电化学腐蚀能力、在空蚀过程中的噪声水平低或者应用前景广阔的钛铝锆合金。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种钛铝锆合金。根据本发明的实施例，形成所述钛铝锆合金的反应原料包括：5.9重量份～6重量份的铝；7.95重量份～12重量份的锆；和82重量份～88重量份的海绵钛。发明人发现，该钛铝锆合金的弹性模量高，具有优异的抗空蚀性能和优异的耐电化学腐蚀能力，在空蚀过程中的噪声水平低，应用前景广阔。

根据本发明的实施例，所述反应原料包括以下至少之一：5.92重量份的铝、7.95重量份的锆和86.13重量份的海绵钛；5.95重量份的铝、8.01重量份的锆和86.04重量份的海绵钛；5.98重量份的铝、7.97重量份的锆和86.05重量份的海绵钛；5.94重量份的铝、7.96重量份的锆和86.1重量份的海绵钛；5.93重量份的铝、11.95重量份的锆和82.12重量份的海绵钛；5.95重量份的铝、11.98重量份的锆和82.07重量份的海绵钛；5.9重量份的铝、11.95重量份的锆和82.15重量份的海绵钛；5.97重量份的铝、11.96重量份的锆和82.07重量份的海绵钛。

根据本发明的实施例，所述钛铝锆合金是通过下列步骤形成的：将所述反应原料混合后进行压制处理，得到第一预制金属块；在真空条件下，将所述第一预制金属块进行第一熔炼处理，得到第二预制金属块；在真空条件下，将所述第二预制金属块进行第二熔炼处理，得到第一预制合金锭；将所述第一预制合金锭进行第一高温处理，得到第二预制合金锭；将所述第二预制合金锭进行第一锻造处理，得到第一锻件；将所述第一锻件进行第二高温处理，得到第三预制合金锭；将所述第三预制合金锭进行第二锻造处理，得到第二锻件；将所述第二锻件进行退火处理。