[发明专利]一种短时耐高温钛合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种短时耐高温钛合金材料，其特征在于，由Al、Sn、Zr、Mo、Nb、W、Si、Ta、B、C、Y及Ti组成；其中，Al的质量百分比为5.9~6.5%，Sn的质量百分比为2.8~4.0%，Zr的质量百分比为5.0~10.0%，Mo的质量百分比为1.5~5.0%，Nb的质量百分比为1.5%~3.0%，W的质量百分比为0.9%~2.0%，Si的质量百分比为0.2%~0.4%，Ta的质量百分比为0.9%~2.0%，B的质量百分比为0%~0.2%，C的质量百分比为0.05%~0.1%，Y的质量百分比为0.05%~0.2%，余量为Ti；所述短时耐高温钛合金材料为室温抗拉强度超1400MPa、650℃高温强度超700MPa的短时耐热超高强钛合金。

2.根据权利要求1所述的短时耐高温钛合金材料，其特征在于，Al的质量百分比为6.42%，Sn的质量百分比为3.04%，Zr的质量百分比为5.88%，Mo的质量百分比为1.58%，Nb的质量百分比为2.03%，Si的质量百分比为0.31%，W的质量百分比为1.0%，Ta的质量百分比为0.96%，C的质量百分比为0.07%，Y的质量百分比为0.11%，B的质量百分比为0.09%，余量为Ti。

3.一种如权利要求1-2中任一项所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

将称量好的各原材料加热后进行混合；

对混合后的原材料进行自耗电极压制，获得自耗电极；

采用氩弧焊方式对所述自耗电极进行组合焊接获得组合坯料，并对所述组合坯料进行多次真空自耗电弧熔炼，获得钛合金铸锭；

对所述钛合金铸锭进行近等温锻造；

对锻造后的锻态高温钛合金进行固溶时效处理。

4.根据权利要求3所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，所述将称量好的各原材料加热后进行混合，具体为：

将称量好的各原材料放入箱式电阻炉中加热，随后采用V型混料机对各原材料进行均匀机械混合。

5.根据权利要求3所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，自耗电极压制的电极压力为20~25MPa，保压时间为30~60s。

6.根据权利要求3所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，所述采用氩弧焊方式对所述自耗电极进行组合焊接获得组合坯料，并对所述组合坯料进行多次真空自耗电弧熔炼，获得钛合金铸锭，具体包括如下步骤：

采用氩弧焊方式对所述自耗电极进行组合焊接获得所述组合坯料，对所述组合坯料进行第一次真空自耗电弧熔炼；

去除一次铸锭的尾部多余海绵钛后将所述一次铸锭的头尾相接组合焊接后进行第二次、第三次熔炼；

对三次锭进行精加工处理，获得所述钛合金铸锭。

7.根据权利要求6所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，第一次真空自耗电弧熔炼的引弧电流为800~1000A，熔炼电流为2000~2500A，熔炼电压为23~26V，稳弧电流为2.5~3A，熔炼真空度＜1.0×10^-2Pa。

8.根据权利要求6或7所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，第二次、第三次真空自耗电弧熔炼的引弧电流为1000~1200A，熔炼电流为3000~4200A，熔炼电压为24~27V，稳弧电流为2.5~3A，熔炼真空度＜1.0×10^-2Pa。

9.根据权利要求3所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，近等温锻造的锻造温度为1010℃~1060℃，总变形量＞70%，应变速率为0.005~0.05s^-1，锻后空冷至室温。

10.根据权利要求3所述的短时耐高温钛合金材料的制备方法，其特征在于，固溶温度在相转变点以下25℃，固溶1h后空冷，时效在700℃进行，时效4h后空冷。