[发明专利]一种具有{332}113孪生诱发塑性效应的β型Ti-Mo-Nb-Fe合金

说明书

本发明属于钛合金材料领域，提供了一种具有{332}113孪生诱发塑性效应的Ti‑Mo‑Nb‑Fe合金，其合金成分的质量百分比为Mo：6.0～9.0％，Nb：1.0～10.0％，Fe：0.5～2.0％，Ti：余量。该合金经过900℃固溶处理1小时，水冷，得到了全β单相组织。压缩变形后，合金中具有大量的{332}113孪晶产生。该合金具有高强塑积和良好的加工硬化能力的特点。该发明的益处在于发展了一种具有{332}113孪生诱发塑性效应的β钛合金，兼具高的强塑积和良好的加工硬化能力。有望用于装甲防护材料领域，满足地面装甲的轻量化和提高安全性的需要。

技术领域

本发明属于钛合金材料技术领域，具体涉及到一种具有{332}＜113＞孪生诱发塑性效应的β型Ti-Mo-Nb-Fe合金，该合金在室温条件下以准静态应变速率(10^-3s^-1)压缩变形的过程中产生{332}＜113＞孪生诱发塑性效应，使得合金同时具有高的强塑积和良好的加工硬化能力，有望用于装甲防护材料领域，满足地面装甲的轻量化和提高安全性的需要。

背景技术

当前，随着反装甲威胁的日益增加，防护装甲也越来越多，越来越厚，这导致地面装甲车的重量大幅增加，严重影响到其机动性和灵活性。钛合金由于其具有密度低、比强度高和抗冲击等良好的综合性能，成为新一代防护装甲的优选材料，与传统的装甲钢相比，可以使装甲质量减重25～60％。然而传统结构用钛合金虽然具有高的强度，但其塑性变形能力较差，这在一定程度上限制了钛合金在要求强塑性兼备的装甲防护材料领域的应用。

在众多钛合金中，β钛合金(bcc结构)具有优良的时效强化性和塑性变形方式多样性的特点，展现出较大的力学性能范围。其中，β钛合金的塑性变形方式与β相稳定性密切相关。随着β相稳定性由低到高，依次发生应力诱发α”马氏体相变、{332}＜113＞孪生和位错滑移。由于马氏体相变的临界分切应力较低，合金以应力诱发α”马氏体相变主导塑性变形时，通常具有较低的屈服强度，但具有较好的塑性变形能力，将此称为相变诱发塑性(TRIP,transformation-induced plasticity)效应；合金以位错滑移进行塑性变形时，显示出较高的屈服强度，但其塑性变形能力及加工硬化能力较差；而当合金以{332}＜113＞孪生主导塑性变形时，合金具有较高的强度，较好的塑性变形能力和加工硬化能力，将此称为孪生诱发塑性(TWIP,twinning-induced plasticity)效应。此外，TWIP型钛合金还具有很好的抗冲击能力。因此，开发高性能TWIP型钛合金成为新一代装甲防护用钛合金的发展方向。

目前普遍应用的传统钛合金存在较差的强塑性匹配和有限的加工硬化能力两大不足，这一定程度上限制了钛合金在装甲防护材料领域的广泛应用。因此，本发明希望通过适当的成分设计获得一种具有{332}＜113＞孪生诱发塑性效应的高强塑积、良好加工硬化能力的新型β钛合金。

发明内容

本发明的目的是针对现有结构钛合金较差的强塑性匹配和有限的加工硬化能力的两大不足，提供了一种具有{332}＜113＞孪生诱发塑性效应的β钛合金，该钛合金具有高的强塑积和良好的加工硬化能力的特点。

本发明采用的技术方案是：

一种具有{332}＜113＞孪生诱发塑性效应的β型Ti-Mo-Nb-Fe合金，其特征在于：所述β钛合金包括Ti、Mo、Nb、Fe元素，其合金成分的质量百分比为Mo：6.0～9.0％，Nb：1.0～10.0％，Fe：0.5～2.0％，Ti：余量。

上述合金中优选成分的质量百分比为Mo：7.62～7.90％，Nb：2.55～9.83％，Fe：1.48～1.53％，Ti：余量。