[发明专利]一种超强高塑钛合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种超强高塑钛合金，包括以下重量百分比组成：Al：4.5％～5.75％，Mo：3.0％～5.0％，Zr：2.0％～4.0％，Fe：2.0％～3.0％，Sn：0.3％～2.0％，Cr：0.30％～1.2％，O≤0.15％，其余为Ti和微量杂质。本发明还提供了一种超强高塑钛合金的制备方法。本发明通过多种多元合金的同时加入，在将钛合金抗拉强度提高到1400MPa～1550MPa的同时，保证了材料的加工塑性，使其延伸率大于10％，断面收缩率大于20％。

技术领域

本发明应用于有色金属加工技术领域，具体涉及一种超强高塑钛合金及其制备方法。

背景技术

随着航空、兵器产业的发展，材料静态力学性能抗拉强度为≤1200MPa的钛合金已不能满足飞机设计、零件加工制造的需求，现有的1300MPa～1500MPa的钛合金材料，其拉伸断后延伸率基本≤12％，断面收缩率基本≤20％，在该强度级别的零件，仍在使用钢制材料。开发一种抗拉强度在1400MPa～1550MPa，并具有高塑性的超强高塑钛合金，对我国航空、兵器领域设计、制造的发展有极大的推动。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种超强高塑钛合金及其制备方法，通过多种多元合金的同时加入，在提高合金强度的同时，保证了材料的加工塑性。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：

一种超强高塑钛合金，包括以下重量百分比组成：Al：4.5％～5.75％，Mo：3.0％～5.0％，Zr：2.0％～4.0％，Fe：2.0％～3.0％，Sn：0.3％～2.0％，Cr：0.30％～1.2％，O≤0.15％，其余为Ti和微量杂质，杂质元素总量不超过总重的0.40％。

进一步的，所述Al、Mo、Fe、Cr合金以Al-Mo-Fe-Cr四元合金加入，Sn以Ti-Sn二元合金加入，Zr以海绵锆单质加入，O以TiO₂粉末加入，基体Ti为粒度0.83～25.4mm的海绵钛。

进一步的，所述Ti-Sn二元合金中Sn的含量为78％～83％，所述海绵锆单质中Zr含量≥99％。

一种根据上述超强高塑钛合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：电极制备：将上述配比的原料在料仓进行混合，通过连续压制获得无焊接的整体电极；

步骤2：铸锭熔炼：采用真空自耗电弧炉对整体电极进行三次真空自耗熔炼，即得到钛合金铸锭；

步骤3：将步骤2中的钛合金铸锭在电热炉加热保温，进行1火次镦拔锻造得到坯料Ⅰ，镦拔锻比控制在1.0～1.5，锻造完成后坯料Ⅰ空冷，并打磨修伤；

步骤4：将步骤3中得到的坯料Ⅰ在电热炉加热保温，进行3火次镦拔锻造，镦拔锻比控制在1.5～2.0，锻造完成后坯料Ⅱ空冷，并打磨修伤；

步骤5：将步骤4中得到的坯料Ⅱ在电热炉加热保温，进行2火次镦拔锻造，镦拔锻比控制在1.30-1.60，锻造完成后坯料Ⅲ空冷，并打磨修伤；

步骤6：将步骤5中得到的坯料Ⅲ在电热炉加热保温，进行1火次镦拔锻造，锻造完成后坯料Ⅳ水冷，并打磨修伤；

步骤7：将步骤6中得到的坯料Ⅳ在电热炉加热保温，进行对角拔长，获得棒材坯料，锻造完成后棒材坯料空冷；

步骤8：将步骤7中得到的棒材坯料在电热炉加热保温，进行规圆锻造，锻造完成后空冷获得钛合金棒材。

进一步的，步骤1中整体电极采用大型液压机压制成圆柱形直径Φ400mm～Φ460mm的1t～4t的整体电极。

进一步的，所述步骤2中三次真空自耗熔炼的条件为：