[发明专利]一种500～600℃用高强钛合金及其加工方法

权利要求书

1.一种500～600℃用高强钛合金，其特征在于，所述钛合金成分为重量百分比：Al：5.50％～7.00％，Mo：3.5％～5.0％，Zr：3.00％～8.00％，Sn：1.50％～4.00％，W：0.80％～2.0％，Si：0.39％～1％，B：0.5％～1.3％，O：≤0.3％，余量为Ti和不可避免的杂质元素；

所述钛合金的制备方法为：通过熔炼或热压烧结获得合金铸锭，再对其进行热加工以制得最终锻件，具体为：

1)熔炼+热加工：

熔炼：原材料采用0～1级海绵钛，合金元素Mo、Sn、W、Si和B以中间合金形式加入，Al部分由中间合金带入，不足部分以纯Al加入；Zr以海绵Zr形式加入；上述材料经配料、混料后用压机压制成电极；将电极组焊在一起，在真空自耗炉中熔炼2～3次，制成合金铸锭；

热加工：

步骤一：将合金铸锭加热至β相变点以上20～250℃，进行2～4火次的镦、拔变形，得到β相区开坯后的坯料，每火次总锻比不小于3.5；

步骤二：在β相变点以下70～10℃进行3～10火次的变形；每火次总锻比不小于3；

步骤三：将锻坯在β相变点以下60～35℃成形，锻后空冷，得到锻造坯料；

步骤四：所得锻造坯料进行固溶和时效双重热处理，得到最终锻件；

2)热压烧结+热加工：

热压烧结：

步骤一：原材料采用0～1级海绵钛，合金元素Mo、Sn、W和Si以中间合金形式加入，Al部分由中间合金带入，不足部分以纯Al加入；Zr以海绵Zr形式加入；上述材料经配料、混料后用压机压制成电极；将电极组焊在一起，在真空自耗炉中熔炼2～3次，制成合金铸锭；铸锭锻造成棒材后采用雾化法将铸锭制成合金粉末；

步骤二：将微米级TiB₂颗粒和步骤一所得钛合金粉末进行球磨混粉；

步骤三：将混合好的粉末装入真空密闭容器中进行热压烧结，成型后获得合金材料；其中烧结温度为1150～1300℃，压力为10～100Mpa，烧结时间为60～600min；

热加工：

步骤一：将合金铸锭加热至β相变点以上20～50℃，进行1～2火次的镦、拔变形，每火次总锻比不小于3.5；

步骤二：在β相变点以下70～20℃进行1～4火次的变形；每火次总锻比不小于3；

步骤三：将锻坯在β相变点以下60～35℃成形，锻后空冷，得到锻造坯料；

步骤四：所得锻造坯料进行固溶和时效双重热处理，得到最终锻件；

所得钛合金室温强度在1200Mpa以上、屈服强度在1100Mpa以上、延伸率在4％以上、断面收缩率在6％以上；其550℃强度在900Mpa以上、屈服强度在750Mpa以上、延伸率在10％以上、断面收缩率在12％以上；其650℃强度在680Mpa以上、屈服强度在530Mpa以上、延伸率在15％以上、断面收缩率在20％以上。

2.按照权利要求1所述500～600℃用高强钛合金，其特征在于，所述钛合金成分为重量百分比：Al：6.00％～7.00％，Mo：4.0％～5.0％，Zr：5.00％～7.00％，Sn：1.50％～4.00％，W：1.00％～1.5％，Si：0.4％～0.8％，B：0.8％～1.1％，O：≤0.15％，余量为Ti和不可避免的杂质元素。

3.按照权利要求1所述500～600℃用高强钛合金，其特征在于，所述的固溶热处理制度为：在β相变点以下60～10℃进行固溶处理，保温1～4小时，固溶后空冷或油冷；所述的时效热处理制度为：530～650℃保温2～10小时后空冷。

4.一种权利要求1所述高强钛合金的应用，其特征在于：所得钛合金用以制备航空发动机高温部位叶片、盘锻件或环件，在500～600℃范围内长时使用，使用时间＞100h；或者用于制作航天飞行器的耐热部件，在600～650℃范围内短时使用，使用时间≤50h。