CN101289717A - 一种α+β型钛合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种α+β型钛合金，按重量百分比含有铝7～8.5、钒0.5～1.5、钼1～3、铬1～3、铁0.3～1、稀土元素0.05～0.1、其余为钛和不可避免的杂质。本发明可采用熔铸压力加工法或粉末冶金法等钛合金的一般制备方法生产。控制杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比不超过0.25，钒以铝钒中间合金形式加入，钼以铝钼中间合金形式加入，稀土以镧铈混合稀土形式加入。本发明钛合金的室温抗拉强度和屈服强度比Ti－6Al－4V提高30％以上，高温强度也明显优于Ti－6Al－4V，密度和成本比Ti－6Al－4V稍低，因此本发明钛合金比Ti－6Al－4V具有更优越的性价比，市场前景广阔。

Description

一种α+β型钛合金
技术领域
本发明涉及一种钛合金，尤其涉及一种高强度、具有优越性价比的α+β型钛合金。
背景技术
α+β型钛合金广泛应用于航空、航天、汽车、高尔夫球杆头、自行车等领域，其典型代表是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金。Ti-6Al-4V合金具有良好的综合性能，目前Ti-6Al-4V合金使用量已占全部钛合金的一半以上。但是Ti-6Al-4V合金的性价比不够高，长时工作温度约350℃，合金中较高的V含量导致合金的价格偏高，其室温强度和高温强度也有待进一步提高，这些限制了Ti-6Al-4V合金在国防军工和民品中的进一步推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种性价比明显优于Ti-6Al-4V合金的高强度α+β型钛合金，其长时工作温度可达450℃。
本发明的技术方案如下：
一种α+β型钛合金，其特征在于按重量百分比含有：铝7～8.5、钒0.5～1.5、钼1～3、铬1～3、铁0.3～1、稀土元素0.05～0.1、其余为钛和不可避免的杂质。
本发明钛合金可采用熔铸压力加工法或粉末冶金法等钛合金的一般制备方法生产。控制杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比不超过0.25。所述钒元素以铝钒中间合金形式加入，所述钼元素以铝钼中间合金形式加入，以确保合金成分的准确性和均匀性从而确保合金材料性能的一致性。所述稀土元素以镧铈混合稀土形式加入。
本发明α+β型钛合金中铝含量较Ti-6Al-4V高，铝含量的提高对于提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果；钒、钼、铬、铁为β稳定元素，与Ti-6Al-4V相比，钒的添加量大为减少，从而降低了钛合金的制造成本；适量稀土元素的添加起到改善钛合金表面抗氧化性能的作用。本发明α+β型钛合金的室温抗拉强度和屈服强度比Ti-6Al-4V提高30％以上，高温强度也明显优于Ti-6Al-4V，密度和成本比Ti-6Al-4V稍低，因此本发明钛合金比Ti-6Al-4V合金具有更优越的性价比，市场前景广阔。
具体实施方式
实施例1
采用熔铸压力加工法制造本发明钛合金，具体按合金成分配料，合金的重量百分比组成为：铝8.0，钒1.0，钼2.0，铬2.0，铁0.5，稀土元素0.08，其余为钛和不可避免的杂质。将以上合金元素组成电极采用二次真空自耗熔炼成铸锭，熔炼真空度要求低于1Pa。在熔炼过程中，钒元素以铝钒中间合金形式加入，钼元素以铝钼中间合金形式加入，稀土元素以镧铈混合稀土形式加入，并严格控制碳、氢、氧、氮元素的总重量百分比不超过0.25。铸锭在1000～1200℃进行开坯锻造，然后在900～1000℃进行低温反复墩拔，制成板坯。接着进行热轧，热轧温度在800～1000℃之间，热轧板经退火处理后得到热轧钛合金板材。
将制得的钛合金板(厚度为3mm)经国家钢铁材料测试中心测试，室温下抗拉强度为1270MPa，屈服强度为1200MPa，断后伸长率为10.0％，洛氏硬度值为42。比较本发明钛合金与相同厚度的Ti-6Al-4V合金退火板材在室温下的综合性能，结果见表1。
表1本发明钛合金与Ti-6Al-4V合金室温性能比较
  钛合金名称  屈服强度(MPa)  抗拉强度(MPa)   伸长率(％)  硬度(HRC)  密度(g/cm3)
  Ti-6Al-4V  870  925   ≥10  36  4.5
  本发明钛合金  1200  1270   10  42  4.4
由表中数据可以看出，本发明钛合金的密度比Ti-6Al-4V稍低，室温强度远优于Ti-6Al-4V，抗拉强度和屈服强度均比Ti-6Al-4V提高30％以上，而塑性相当。本发明钛合金铝含量比Ti-6Al-4V高而钒含量低很多，故其成本比Ti-6Al-4V稍低，其性价比明显优于Ti-6Al-4V。另外，由本实施例所得钛合金板在温度440℃下测得的抗拉强度为960MPa，而Ti-6Al-4V在温度400℃下的抗拉强度仅为645MPa，说明本发明钛合金的高温强度也明显优于Ti-6Al-4V。

Claims (3)

1.一种α+β型钛合金，其特征在于按重量百分比含有：铝7～8.5、钒0.5～1.5、钼1～3、铬1～3、铁0.3～1、稀土元素0.05～0.1、其余为钛和不可避免的杂质。
2.一种α+β型钛合金，其特征在于按重量百分比含有：铝8.0、钒1.0、钼2.0、铬2.0、铁0.5、稀土元素0.08、其余为钛和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的一种α+β型钛合金，其特征在于：所述杂质中碳、氢、氧、氮的总重量百分比不超过0.25。
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