[发明专利]一种高性能近α高温钛合金及其粉末冶金制备方法

权利要求书

1.一种高性能近α高温钛合金，其特征在于，包括的成分及各个成分的质量百分比为：Al：5.0~7.5％，Sn：1.0~3.5％，Zr：3.0~5.5％，Mo：1~3.5％，Si：0.05~1.5％，O≤0.36%，余量为Ti；

所述的高性能近α高温钛合金，其室温下屈服强度≥1080MPa，抗拉强度≥1212MPa，延伸率≥14％，在600℃下屈服强度≥600MPa，抗拉强度≥715MPa，延伸率≥26％；

所述的高性能近α高温钛合金，其微观组织为细小α片层和不连续β/β转变组织构成的新型魏氏组织，其中，不连续β/β转变组织分布在α片层中，不连续β/β转变组织包括β相和β转变组织，并且在β转变组织内析出了纳米针状α相；其中，α片层组织的体积分数为75.5-79.8%，余量为不连续β/β转变组织；α片层组织的厚度为0.4-2.5μm，纳米针状α相的宽度为20-45nm；

所述的高性能近α高温钛合金，采用以下制备方法制得，具体包括以下步骤：

步骤1：备料

根据制备的高性能近α高温钛合金的成分，准备原料；各个成分的原料的粒径为100~300目；其中，Ti的原料为TiH₂粉；

步骤2：混合粉末

在保护气氛下，将各个原料充分混合，得到混合物料；

步骤3：压制成坯

将混合物料填充在模具中，震动紧实后，在200-900MPa的压力下保压60~900s进行冷压压制成坯，得到粉末压坯；

步骤4：烧结和热挤压

在无氧环境下，将粉末压坯以50~200℃/min的加热速率加热至1000~1100℃，随后以10~100℃/min的加热速率加热至1150~1350℃并保温2~10min，得到烧结后的烧结坯料；

将温度为1150~1350℃的烧结坯料置于温度为200~450℃的挤压筒中并进行热挤压，得到高致密度的高温钛合金挤压坯；

步骤5：热处理

(1)将高温钛合金挤压坯进行真空脱氢热处理，随炉冷却，得到完全脱氢后的坯件；其中，真空脱氢热处理工艺为：在真空度≤5×10^-3Pa，600~800℃保温4~14h；

(2)将完全脱氢后的坯件进行退火热处理，退火热处理工艺为：900~980℃保温0.5~5h空冷，得到高性能近α高温钛合金。

2.根据权利要求1所述的高性能近α高温钛合金，其特征在于，所述的高性能近α高温钛合金，包括的成分及各个成分的质量百分比为：Al：5.5~7.0％，Sn：1.5~3.0％，Zr：3.5~5.0％，Mo：1.5~3.0％，Si：0.1~1.0％，O≤0.36%，余量为Ti。

3.权利要求1或2所述的高性能近α高温钛合金的粉末冶金制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：备料

根据制备的高性能近α高温钛合金的成分，准备原料；各个成分的原料的粒径为100~300目；其中，Ti的原料为TiH₂粉；

步骤2：混合粉末

在保护气氛下，将各个原料充分混合，得到混合物料；

步骤3：压制成坯

将混合物料填充在模具中，震动紧实后，在200-900MPa的压力下保压60~900s进行冷压压制成坯，得到粉末压坯；

步骤4：烧结和热挤压

在无氧环境下，将粉末压坯以50~200℃/min的加热速率加热至1000~1100℃，随后以10~100℃/min的加热速率加热至1150~1350℃并保温2~10min，得到烧结后的烧结坯料；

将温度为1150~1350℃的烧结坯料置于温度为200~450℃的挤压筒中并进行热挤压，得到高致密度的高温钛合金挤压坯；

步骤5：热处理

(1)将高温钛合金挤压坯进行真空脱氢热处理，随炉冷却，得到完全脱氢后的坯件；其中，真空脱氢热处理工艺为：在真空度≤5×10^-3Pa，600~800℃保温4~14h；

(2)将完全脱氢后的坯件进行退火热处理，退火热处理工艺为：900~980℃保温0.5~5h空冷，得到高性能近α高温钛合金。