[发明专利]一种具有高强度高韧性匹配的钛合金及其制备工艺

摘要

本发明涉及钛合金及其成形工艺领域，具体为一种具有高强度高韧性匹配的钛合金及其制备工艺。该合金各组成元素的重量百分比为：Al：5.5～6.5％，Sn：1.5～2.5％，Zr：1.5～2.5％，Mo：2.5～3.5％，Cr：0.5～1.5％，V：0.5～1.5％，Fe：0.1～0.3％，O：0.1～0.2％，余量为Ti和不可避免的杂质元素。该合金的制备工艺为：第一步在合金相变点以上20℃～50℃的β单相区一火次锻造，锻造变形量约为40％～80％；第二步在合金相变点以下20℃～50℃的α+β两相区锻造成形，两相区锻造火次控制在1～3火次，累积变形量不超过20％；第三步在500℃～600℃温度范围内进行热处理。本发明可用于制作高强高韧钛合金的棒丝材、板材、锻件等多种类型制品，应用于航空、航天、舰船等对结构减重、耐蚀具有需求的领域。

主权项

1.一种具有高强度高韧性匹配的钛合金，其特征在于，通过匹配钛合金化学成分，其化学成分体系为：Ti‑Al‑Sn‑Zr‑Mo‑Cr‑V‑Fe‑O，各组成元素的重量百分比为：Al：5.5～6.5%，Sn：1.5～2.5%，Zr：1.5～2.5%，Mo：2.5～3.5%，Cr：0.5～1.5%，V：0.5～1.5%，Fe：0.1～0.3%，O：0.1～0.2%，余量为Ti和不可避免的杂质元素；合金体系中，Al当量范围满足：7.6wt.%≤[Al]eq≤8.5wt.%，同时Mo当量范围满足：5.0wt.%≤[Mo]eq≤5.5wt.%；所述的具有高强度高韧性匹配的钛合金的制备工艺，具体步骤如下：1）电极压制：根据配料单在液压机上完成电极压制；2）铸锭熔炼：电极经过三次真空自耗或等离子冷床炉，熔炼出成分均匀的铸锭；3）铸锭开坯：通过金相法测定合金的相变点，铸锭分别在相变点以上150℃及相变点以上50℃对铸锭进行两火次的开坯锻造；4）锻件成形：锻坯在合金相变点以上20℃～50℃的β单相区一火次锻造，锻造变形量为40%～80%，保证锻件在β单相区一火次锻造后基本成形；在相变点以下20～50℃进行1～3火次的锻造变形，充分破碎显微组织，累积变形量不超过20%，同时实现锻件成形及锻件固溶热处理；5）根据所需的力学性能，在500℃～600℃温度范围选取进行锻件时效、去应力热处理，热处理时间为4～8小时，同时实现锻件时效强化。