CN107475566A - 一种高温钛合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温钛合金及其制备方法,提供了一种长期在高温环境,尤其是600℃以上温度工作的高温钛合金及其制备方法,其合金按照重量百分比Zr:4.5%‑5.5%,Al:4%‑5%,Sn:1%‑1.5%,Si:0.5%‑0.6%,Nb:1%‑1.5%,Ni:2%‑3%,V:0.5%‑0.8%,余量为Ti组成。具有强度高、热稳定性好的优点,可广泛应用于航空发动机的高温钛合金部件,如叶片、压气机盘。
Description
技术领域
本发明属于金属材料加工技术领域,涉及一种高温钛合金及其制备方法。
背景技术
高温钛合金具有优异的热强性、低的密度和良好的耐蚀性,多用于动力、石化、运输、特别是航空及航天等工业领域,在航空航天领域多用来制造航空发动机的压气盘、机匣等。目前,应用在600℃以上的金属结构材料通常为镍基、铁基和钴基高温合金,几乎全是Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Si系近α型高铝当量合金。
强度和稳定性是影响高温钛合金发展的主要因素。很多高温钛合金通过增加Al、Sn、Zr的含量会有效的提高合金的强度,但经长期使用后热稳定性会有不同程度的下降。原因是,合金中加入较多的Al和Sn,会导致析出大量的Ti3X(X=Al、Sn)脆性相,使合金热稳定性下降。热稳定性表征了材料在高温长时间作用下保持塑性和韧性的能力,是高温钛合金的一个重要力学性能指标。对于保证高温钛合金部件的高温长期使用可靠性具有重要的意义。因此,进一步提高高温钛合金的使用温度,并使其综合性能得到良好匹配成为研究的重点。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温钛合金及其制备方法,解决了现有高温钛合金强度不够、热稳定性差的问题。
本发明所采用的技术方案是,一种高温钛合金及其制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、按照质量百分数Zr:4.5%-5.5%,Al:7%-9%,Sn:1%-1.5%,Si:0.5%-0.6%,Nb:1%-1.5%,Ni:2%-3%,V:0.5%-0.8%,余量为Ti称取各组分;
步骤2、将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3100℃-3300℃熔炼成高温合金锭材;
步骤3、将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度5×10-3Pa-6×10-3Pa,热处理温度950℃-1000℃下保温12-24小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
本发明的特点还在于:
原料中的Ti为纯钛;
原料中的Al为纯铝;
原料中的Ni为纯镍。
本发明的有益效果是,通过提高铝在原料中的比例,提高高温钛合金的高温力学性能。金属镍具有良好的可塑性和耐蚀性,通过在原料中加入纯镍,改善高温钛合金的热稳定性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种高温钛合金及其制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1、按照质量百分数Zr:4.5%-5.5%,Al:7%-9%,Sn:1%-1.5%,Si:0.5%-0.6%,Nb:1%-1.5%,Ni:2%-3%,V:0.5%-0.8%,余量为Ti称取各组分;
步骤2、将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3100℃-3300℃熔炼成高温合金锭材;
步骤3、将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度5×10-3Pa-6×10-3Pa,热处理温度950℃-1000℃下保温12-24小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
实施例1
按下述质量分数:Zr:4.5%,Al:7%,Sn:1%,Si:0.5%,Nb:1%,Ni:2%,V:0.5%,Ti:83.5%进行配料。将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3100℃熔炼成高温合金锭材;将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度5×10-3Pa,热处理温度950℃下保温12小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
实施例2
按下述质量分数:Zr:4.7%,Al:8%,Sn:1.2%,Si:0.5%,Nb:1.2%,Ni:2.5%,V:0.6%,Ti:81.3%进行配料。将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3150℃熔炼成高温合金锭材;将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度5.2×10-3Pa,热处理温度980℃下保温12小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
实施例3
按下述质量分数:Zr:5.0%,Al:9%,Sn:1.5%,Si:0.6%,Nb:1.5%,Ni:3%,V:0.7%,Ti:78.7%进行配料。将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3200℃熔炼成高温合金锭材;将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度5.5×10-3Pa,热处理温度1000℃下保温18小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
实施例4
按下述质量分数:Zr:5.2%,Al:9%,Sn:1.5%,Si:0.6%,Nb:1.5%,Ni:3%,V:0.7%,Ti:78.5%进行配料。将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3250℃熔炼成高温合金锭材;将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度6×10-3Pa,热处理温度970℃下保温24小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
实施例5
按下述质量分数:Zr:5.5%,Al:7%,Sn:1%,Si:0.5%,Nb:1%,Ni:2%,V:0.5%,Ti:82.5%进行配料。将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3300℃熔炼成高温合金锭材;将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度6×10-3Pa,热处理温度960℃下保温24小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
Claims (5)
1.一种高温钛合金的制备方法,其特征在于,由Ti、Zr、Al、Sn、Si、Nb、Ni、V组成,重量百分比为Zr:4.5%-5.5%,Al:7%-9%,Sn:1%-1.5%,Si:0.5%-0.6%,Nb:1%-1.5%,Ni:2%-3%,V:0.5%-0.8%,余量为Ti。
2.根据权利要求1所述的一种高温钛合金的制备方法,其特征在于所述Ti为纯钛。
3.根据权利要求1所述的一种高温钛合金的制备方法,其特征在于所述Al为纯铝。
4.根据权利要求1所述的一种高温钛合金的制备方法,其特征在于所述Ni为纯镍。
5.根据权利要求1所述的一种高温钛合金的制备方法,其特征在于通过下列步骤实施:
步骤1、按照质量百分数称取各组分;
步骤2、将称取好的原料放入自耗真空电弧炉内,抽真空至5×10-3Pa以上,然后充入高纯氩气至1.01×105Pa,然后在3100℃-3300℃熔炼成高温合金锭材;
步骤3、将上述制得的高温合金锭材放入真空热处理炉内进行热处理,在真空度5×10- 3Pa-6×10-3Pa,热处理温度950℃-1000℃下保温12-24小时后,随炉冷却,即得到高温钛合金。
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