[发明专利]一种无需固溶时效处理的高强钛合金及其制备方法

说明书

本发明涉及高强钛合金技术领域，尤其涉及一种无需固溶时效处理的高强钛合金及其制备方法。本发明的高强钛合金以重量百分含量计，包括Al 7.0～8.7％，Fe 0.8～1.5％，Cr 0.8～1.5％，Mo 0.5～1.2％，O≤0.2％，余量为Ti。本发明以Al作为第一合金化元素，提高合金的强度，降低合金的密度，同时合金添加少量的Mo以细化组织，含有约1％的共析型β稳定元素Fe和Cr，进一步提高合金的强度并兼顾热加工性能，本发明通过控制合金的成分和含量，无需进行固溶时效处理便可达到较高的强度，且兼具良好的铸造性能。

技术领域

本发明涉及高强钛合金技术领域，尤其涉及一种无需固溶时效处理的高强钛合金及其制备方法。

背景技术

高强钛合金在航空航天、船舶及兵器等领域的重要结构件中起着不可替代的作用，已成为钛合金开发应用的主要研究方向。高强钛合金可分为富β的α+β型钛合金、近β型钛合金、亚稳β型钛合金或β型钛合金，这些合金一般通过固溶时效处理的析出强化来提高合金的强度。但通过固溶时效处理来提高合金的强度存在以下几个缺点：1)高强状态下的塑性及冲击性能都较低；2)加工的薄壁件固溶后快速冷却容易发生变形或者大截面型加工件不易淬透的问题。因此，开发无需固溶时效处理高强钛合金具有很高的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需固溶时效处理的高强钛合金及其制备方法，无需进行固溶时效处理得到的钛合金便具有较高的强度。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种无需固溶时效处理的高强钛合金，以重量百分含量计，包括Al7.0～8.7％，Fe 0.8～1.5％，Cr 0.8～1.5％，Mo 0.5～1.2％，O≤0.2％，余量为Ti。

本发明提供了上述方案所述高强钛合金的制备方法，包括以下步骤：

将海绵钛、钼铁合金、铬铁合金、铝豆和二氧化钛按设计成分混合压制成电极，进行真空自耗电弧炉熔炼，得到合金铸锭或铸造母合金电极；

将所述合金铸锭依次进行开坯锻造和轧制，然后进行退火处理，得到高强钛合金板材或高强钛合金棒材；

或者将所述铸造母合金电极在真空自耗凝壳炉中浇注成铸件，将所述铸件进行退火处理后，得到高强钛合金铸件。

优选的，所述退火处理的温度为700～800℃，时间为1～2h。

优选的，所述海绵钛为0～2级海绵钛。

优选的，所述开坯锻造的温度为1050～1150℃。

优选的，所述轧制的温度为920～950℃。

优选的，所述钼铁合金和铬铁合金均为炼钢用中间合金。

本发明提供了一种无需固溶时效处理的高强钛合金，以重量百分含量计，包括Al7.0～8.7％，Fe 0.8～1.5％，Cr 0.8～1.5％，Mo 0.5～1.2％，O≤0.2％，余量为Ti。本发明以Al作为第一合金化元素，提高合金的强度，降低合金的密度，同时合金添加少量的Mo以细化组织，分别含有约1％的共析型β稳定元素Fe和Cr，进一步提高合金的强度并兼顾热加工性能，本发明通过控制合金的成分和含量，无需进行固溶时效处理便可达到较高的强度，且兼具良好的铸造性能。

此外，现有的高强钛合金含有较多的β稳定元素(如Mo、V、Nb等)，造成合金成本高、密度增大、模量降低等不利因素，本发明相较于现有的高强钛合金降低了β稳定元素的含量，降低了合金成本。

本发明提供了上述方案所述高强钛合金的制备方法，β稳定元素Fe、Cr和Mo，可采用全廉价炼钢用中间合金添加，使得在不添加残料的条件下，合金的原料成本最低。