CN112795811A - 一种以多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种以多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法。本发明通过多组元、微量添加和复合添加方式，净化合金熔体，细化合金铸锭组织，提高合金再结晶温度，提高合金的强度和抗氧化、抗蠕变性能，达到提高合金使用寿命的目的。通过复合添加铝、锡、锆、钼、铌、钨多元合金化手段，固溶强化钛合金基体。通过复合添加微量硼、碳等微量元素，硬质点颗粒，细化合金铸锭组织；添加稀土元素钇净化合金基体，降低合金基体氧含量；添加稀土元素钆细化合金铸锭组织，改善合金高温性能。通过多元合金化和微量合金化，净化合金基体等，提高合金在极端恶劣的高温条件下的耐热、抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金在高温条件下使用寿命的目的。

Description

一种以多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法
技术领域
本发明涉及钛及钛合金加工，属于有色金属材料加工与合金化技术领域，尤其涉及一种以固溶体为基多元合金化多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法。
背景技术
钛合金因具有质量轻、比强度高、耐热等优异的性能，广泛应用于航空、航天、潜艇、舰船、高速导弹壳体以及汽车发动机领域，用钛合金替代各类发动机中的镍基、铁基高温合金，可以实现减重50%，大幅度减轻结构重量，增加有效载重量和航程，提高能量效率。钛合金的使用寿命随着使用温度的升高而降低，影响钛合金工作温度的因素主要是高温强度、热稳定性和金属表面的抗氧化性能。随着航空航天、潜艇舰船以及交通运输业的高速发展，对广泛应用的耐热钛合金提出了更高的要求，目前广泛应用的钛基高温合金主要是固溶体型合金，析出元素的种类少，且加入量不足以保证沉淀相大量析出，高温强度和组织热稳定性不能保证使用要求。英国的IMI834高温耐热钛合金以固溶强化为主，仅加入少量的硅和碳析出强化；美国的Ti1100和俄罗斯的BT36高温耐热钛合金均是以固溶强化为主，仅加入少量的硅析出强化；中国的Ti600高温耐热钛合金是仿制美国的Ti1100合金，同样以固溶强化为主，仅加入少量的硅和钇析出强化。这些合金由于析出相不足，极限使用温度为600℃，长期使用温度在520℃左右，不能满足现代发动机对钛合金耐热温度的要求。对发动机而言，提高进气温度50-100℃，对提高发动机燃料效率、提高推重比具有非常大的意义，开发长期使用温度达到600℃以上的高温钛合金，对提高航空发动机的使用寿命、推重比和燃料利用效率具有非常现实的意义。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种以固溶体为基多元合金化多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法。
上述目的是通过下述方案实现的：本发明介绍了一种以固溶体为基多元合金化多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法，合金的相组成包括：α（Ti）+β（Ti）+ TiB2+TiC+Ti2AlC，+ Y2O3，在室温下，合金中α相近90%，β相不足10%。通过多合金组元、微量添加和复合添加方式，实现净化合金熔体，细化合金铸锭组织，提高合金的强度和抗氧化、抗蠕变性能的目的。复合添加铝、锡、锆、钼、铌、钨合金元素，固溶强化钛合金基体。复合添加微量的硼、碳等微量元素，在合金铸锭中形成TiB2、TiC高熔点、硬质点颗粒，细化合金铸锭组织。添加稀土元素钇净化合金基体，降低合金基体中的氧含量；添加稀土元素钆细化合金铸锭组织，改善合金高温性能。通过多元合金化和微量合金化，净化合金基体，固溶强化、细晶强化、沉淀强化合金基体，提高合金在极端恶劣的高温条件下的耐热、抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金在高温条件下使用寿命的目的。合金的化学组份可以表示为（以质量分数表示，以下同）：
Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45%)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.06 -0.3 %)A+(0.06 -0.3 %)Q -0.15% O
式中：A为硼（B）、碳（C）两种元素中的一种或者两种，碳的添加量为0.05-0.09%，硼的添加量为0.10-0.20%，总量不超过0.25%；Q为钆（Gd）、钇（Y）两种元素中的一种或者两种，钆的添加量为0.15-0.25%，钇的添加量为0.06-0.15%，总量不超过0.3%；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
具体实施方案为：
⑴按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.05-0.09 %) C+(0.15 -0.25 %) Gd + 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑵按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.05-0.09 %) C+(0.06 -0.15 %) Y + 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑶按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.05-0.09 %) C+(0.15 -0.25 %) Gd +(0.06 -0.15 %) Y+ 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑷按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.10-0.20 %) B+(0.15 -0.25 %) Gd + 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.10-0.20 %) B +(0.06 -0.15 %) Y + 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑹按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.10-0.20%) B+(0.15 -0.25 %) Gd +(0.06 -0.15 %) Y +0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑺按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.05-0.09 %) C+(0.10-0.20%) B +(0.15 -0.25 %) Gd +0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑻按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.05-0.09 %) C+(0.10-0.20%) B +(0.06 -0.15 %) Y +0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑼按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+(0.05-0.09 %) C+(0.10-0.20%) B +(0.15 -0.25 %) Gd +(0.06 -0.15 %) Y + 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
铝能够大量固溶于α相，扩大α相区，对高温α相有稳定作用。能够提高合金强度，改善合金的高温性能，提高合金在高温条件下的抗氧化能力，还能明显降低合金的密度。
通过复合添加铝、锡、锆、钼、铌、钨多元合金化手段，固溶强化钛合金基体，其中，Nb、Mo两种元素与高温时的β（Ti）无限互溶，是β同晶稳定元素，降低同素异晶转变温度，有稳定β相的作用，对合金有一定的固溶强化作用，提高合金的塑性、抗蠕变性能和抗氧化性能。
硅元素固溶于β相能够降低同素异晶转变温度，有稳定β相的作用，还有促进共析转变的作用，依靠β相共析分解形成α和金属间化合物，提高合金强度和热稳定性。
Zr能够与α相和β相无限互溶，Sn在β相中的固溶度可以达到32%，两者对合金起到固溶强化作用，还能延迟合金中的某些有害的相转变，抑制有害的ω相形成。
稀土元素Y除了极少数以固溶钛存在外，大部分以稀土氧化物Y2O3的形式存在，可以细化合金的晶粒和显微组织，改善合金的塑性，提高合金的热稳定性和蠕变抗力。稀土Y与氧有较强的亲和力，能够夺取合金基体中的间隙氧形成Y2O3，使合金基体中的氧贫化，提高合金在高温条件下的抗氧化能力，延长合金的使用寿命。稀土元素钆能够细化合金的铸锭组织，提高合金再结晶温度，稳定合金的高温组织，从而提高合金的高温性能。
合金中添加硼或者碳，硼能够与钛作用形成高熔点的TiB2，碳能够与钛作用形成高熔点的TiC和Ti2AlC，TiB2和TiC、Ti2AlC均可以作为α（Ti）、β（Ti）的形核基底，在合金凝固过程中，起到细化合金铸锭的晶粒组织的作用。碳能够固溶于α（Ti）合金中，扩大α（Ti）相区，提高同素异晶转变温度，起到稳定α（Ti）的作用。微量的硼、碳均能固溶于钛合金基体中，硼能够抑制合金在退火过程的组织异常长大，合金通过退火或者固溶以及后续的时效工艺，析出高熔点的弥散质点，能够抑制合金再结晶晶粒长大，稳定合金在高温使用过程中的显微组织，提高合金的高温强度和蠕变抗力。
限制合金中的氧含量不超过0.15%，目的是减少合金在高温下的氧化，降低合金在高温环境下的脆化、剥落风险，延长合金的使用寿命。
本发明所述的以固溶体为基多元合金化多晶多相强化的耐热钛合金，通过多元合金化和微量合金化，净化合金基体，改善合金性能，固溶强化、细晶强化、沉淀强化合金基体，提高合金的强度、抗氧化性能和抗蠕变性能，既能提高合金的强度，又能保持合金的塑性，还能提高合金在极端恶劣的高温条件下的耐热、抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金在高温条件下使用寿命的目的。
合金的熔炼过程简述如下：
以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。将制备的原料送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。按照合金成分及配料要求的比例混合原料，以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。
本发明通过多合金组元、微量添加和复合添加方式，实现净化合金熔体，细化合金铸锭组织，提高合金再结晶温度，提高合金的强度和抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金使用寿命的目的。通过复合添加铝、锡、锆、钼、铌、钨多元合金化手段，固溶强化钛合金基体。通过复合添加微量的硼、碳等微量元素，在合金铸锭中形成TiB2、TiC高熔点、硬质点颗粒，细化合金铸锭组织；添加稀土元素钇净化合金基体，降低合金基体中的氧含量；添加稀土元素钆细化合金铸锭组织，改善合金高温性能。通过多元合金化和微量合金化，净化合金基体，固溶强化、细晶强化、沉淀强化合金基体，提高合金在极端恶劣的高温条件下的耐热、抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金在高温条件下使用寿命的目的。
具体实施方式
本发明介绍了一种以固溶体为基多元合金化多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法，合金的相组成包括：α（Ti）+β（Ti）+ TiB2+TiC+ Ti2AlC，+ Y2O3，在室温下，合金中α相近90%，β相不足10%。通过多合金组元、微量添加和复合添加方式，实现净化合金熔体，细化合金铸锭组织，提高合金的强度和抗氧化、抗蠕变性能的目的。复合添加铝、锡、锆、钼、铌、钨合金元素，固溶强化钛合金基体。复合添加微量的硼、碳等微量元素，在合金铸锭中形成TiB2、TiC高熔点、硬质点颗粒，细化合金铸锭组织。添加稀土元素钇净化合金基体，降低合金基体中的氧含量；添加稀土元素钆细化合金铸锭组织，改善合金高温性能。通过多元合金化和微量合金化，净化合金基体，固溶强化、细晶强化、沉淀强化合金基体，提高合金在极端恶劣的高温条件下的耐热、抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金在高温条件下使用寿命的目的。
合金的熔炼过程：
实施例1：Ti-6Al-3.3Sn+2.8Zr+0.6Mo+0.34Si+0.9Nb+0.7W+0.06 C+0.22Gd + 0.15%O钛合金铸锭，控制氧含量低于0.10%；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.1%；Sn：3.35%；Zr ：2.78%；Mo： 0.63%；Si： 0.33%；Nb ：0.89%；W ：0.77%；C：0.056%；Gd： 0.23%； O：0.14%钛合金铸锭；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1109MPa，δ=11.3%，φ=27.3%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.13%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1067MPa，δ=5.8%，φ=7.3%。
实施例2：Ti-6.3Al-3.4Sn+2.9Zr+0.6Mo+0.30Si+0.9Nb+0.8W+0.08 C+ 0.12Y -0.15% O钛合金铸锭，控制氧含量低于0.10%；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.33%；Sn：3.43%；Zr ：2.93%；Mo： 0.59%；Si： 0.29%；Nb ：0.91%；W ：0.84%；C：0.082%；Y： 0.12%； O：0.14%钛合金铸锭；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1134MPa，δ=10.9%，φ=23.4%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.11%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1059MPa，δ=5.8%，φ=6.6%。
实施例3：Ti-6.2Al-3.4Sn+2.9Zr+0.6Mo+0.32Si+0.9Nb+0.8W+0.08 C+ +0.2%Gd+0.12Y - 0.15% O钛合金铸锭，控制氧含量低于0.10%；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.19%；Sn：3.29%；Zr ：2.89%；Mo： 0.62%；Si： 0.33%；Nb ：0.88%；W ：0.78%；C：0.083%；Y： 0.11%； O：0.13%钛合金铸锭；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1156MPa，δ=11.4%，φ=25.6%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.14%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1044MPa，δ=5.64%，φ=7.2%。
实施例4： Ti-6.5Al-3.6Sn-3.2Zr-0.6Mo- 0.29Si-0.8Nb-0.7W-0.14 B -0.19Gd -0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钆、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.55%；Sn：3.63%；Zr ：3.19%；Mo： 0.58%；Si： 0.30%；Nb ：0.76%；W ：0.69%；B：0.141%；Gd： 0.19%； O：0.13%钛合金铸锭，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1174MPa，δ=13.2%，φ=27.9%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.11%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1085MPa，δ=5.9%，φ=7.6%。
实施例5： Ti-6.3Al-3.5Sn-3.0Zr-0.5Mo- 0.26Si-0.9Nb-0.8W-0.15 B -0.10 Y-0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.32%；Sn：3.46%；Zr ：3.06%；Mo： 0.55%；Si： 0.28%；Nb ：0.94%；W ：0.78%；B：0.148%；Y： 0.09%； O：0.10%钛合金铸锭，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1112MPa，δ=13.8%，φ=28.6%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.13%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1063MPa，δ=6.1%，φ=8.2%。
实施例6： Ti-6.3Al-3.3Sn-3.0Zr-0.6Mo- 0.29Si-1.0Nb-0.7W-0.15 B-0.16 Gd-0.13 Y - 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.26%；Sn：3.27%；Zr ：3.11%；Mo： 0.62%；Si： 0.30%；Nb ：0.98%；W ：0.68%；B：0.153%；Y： 0.146%；Gd：0.166%； O：0.11%钛合金铸锭，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1176MPa，δ=13.9%，φ=27.4%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.14%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1021MPa，δ=5.5%，φ=7.1%。
实施例7： Ti-6.3Al-3.8Sn-3.3Zr-0.7Mo- 0.33Si-1.1Nb-0.9W-0.07 C-0.14B -0.22 Gd -0.15%O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钆、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.35%；Sn：3.77%；Zr ：3.41%；Mo： 0.72%；Si： 0.34%；Nb ：1.08%；W ：0.88%；C：0.066%；B： 0.141%；Gd：0.21%； O：0.14%钛合金铸锭，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1100MPa，δ=12.1%，φ=23.0%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.13%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=981MPa，δ=5.95%，φ=6.3%。
实施例8： Ti-6.3Al-3.6Sn-3.1r-0.6Mo- 0.28Si-0.9Nb-0.8W-0.07C-0.13 B -0.08 Y + 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.32%；Sn：3.54%；Zr ：3.15%；Mo： 0.65%；Si： 0.31%；Nb ：0.94%；W ：0.76%；C：0.073%；B： 0.123%；Y：0.085%； O：0.12%钛合金铸锭，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1178MPa，δ=11.6%，φ=26.5%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.144%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1049MPa，δ=6.13%，φ=6.01%。
实施例9： Ti-6.3Al-3.3Sn-3.2Zr-0.7Mo- 0.39Si-1.2Nb-0.89W-0.08 C-0.15B-0.23 Gd -0.11 Y + 0.15% O。杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑴以0级海绵钛、双零级电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用。
⑵将制备的电解铝、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉。
⑶将原料按照合金成分及工艺配料要求的比例进行混合，配料时，要考虑合金元素烧损和偏析对铸锭组织、成分的影响。以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭。在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损。
⑷以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼。装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失。通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂。得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭。铸锭尺寸化学成分为（按元素质量百分比计）：Al ：6.25%；Sn：3.34%；Zr ：3.26%；Mo： 0.79%；Si： 0.42%；Nb ：1.29%；W ：0.86%；C：0.078%；B： 0.148%；Y：0.11%；Gd：0.22%； O：0.13%钛合金铸锭，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
⑸将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材。加工后的棒材的力学性能为：
室温拉伸性能：σb=1221MPa，δ=12.5%，φ=28.1%；
高温蠕变性能：600℃-150MPa-100h残余变形0.11%；
热稳定性：600℃-100h热暴露后，σb=1109MPa，δ=6.53%，φ=6.4%。

Claims (4)

1.本发明公开一种以固溶体为基多元合金化多晶多相强化的耐热钛合金及其制备方法；合金的化学组份可以表示为（以质量分数表示，以下同）：Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9%)Sn+(2.4-3.5%)Zr +(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W +(0.06 -0.3 %)A+(0.06 -0.3 %)Q -0.15% O；
式中：A为硼（B）、碳（C）两种元素中的一种或者两种，碳的添加量为0.05-0.09%，硼的添加量为0.10-0.20%，总量不超过0.25%；Q为钆（Gd）、钇（Y）两种元素中的一种或者两种，钆的添加量为0.15-0.25%，钇的添加量为0.06-0.15%，总量不超过0.3%；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
2.根据权利要求1，具体实施方案为：
⑴按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+ (2.4-3.5%)Zr +(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.05-0.09 %) C+(0.15 -0.25 %) Gd + 0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑵按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr +(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.05-0.09 %) C+(0.06 -0.15 %) Y + 0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑶按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+ (2.4-3.5%)Zr +(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.05-0.09 %) C+(0.15 -0.25 %) Gd +(0.06 -0.15 %) Y +0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑷按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr +(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.10-0.20 %) B+(0.15 -0.25 %) Gd + 0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑸按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+ (2.4-3.5%)Zr+ (0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.10-0.20 %) B +(0.06 -0.15 %) Y + 0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑹按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+(2.4-3.5%)Zr+ (0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.10-0.20%) B+(0.15 -0.25 %) Gd +(0.06 -0.15 %) Y +0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑺按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+ (2.4-3.5%)Zr+ (0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.05-0.09 %) C+(0.10-0.20%) B +(0.15 -0.25 %) Gd +0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑻按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+ (2.4-3.5%)Zr+ (0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.05-0.09 %) C+(0.10-0.20%) B +(0.06 -0.15 %) Y + 0.15%O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛；
⑼按权利要求所述的合金，其特征在于，含有以下的成分（按质量百分比%）： Ti+(5.8-6.8%)Al+ (3.0 -3.9 %)Sn+ (2.4-3.5%)Zr +(0.3-0.9%)Mo+ ( 0.25- 0.45 %)Si+（0.7-1.3%）Nb+(0.5-1.0%)W+ (0.05-0.09 %) C+(0.10-0.20%) B +(0.15 -0.25 %) Gd +(0.06-0.15 %) Y + 0.15% O；杂质Fe≦0.05%，N≦0.05%，H≦0.05%，合金中杂质总量不大于0.25%，余量为钛。
3.根据权利要求1-2，铝能够大量固溶于α相，扩大α相区，对高温α相有稳定作用；能够提高合金强度，改善合金的高温性能，提高合金在高温条件下的抗氧化能力，还能明显降低合金的密度；
通过复合添加铝、锡、锆、钼、铌、钨多元合金化手段，固溶强化钛合金基体，其中，Nb、Mo两种元素与高温时的β（Ti）无限互溶，是β同晶稳定元素，降低同素异晶转变温度，有稳定β相的作用，对合金有一定的固溶强化作用，提高合金的塑性、抗蠕变性能和抗氧化性能；
硅元素固溶于β相能够降低同素异晶转变温度，有稳定β相的作用，还有促进共析转变的作用，依靠β相共析分解形成α和金属间化合物，提高合金强度和热稳定性；
Zr能够与α相和β相无限互溶，Sn在β相中的固溶度可以达到32%，两者对合金起到固溶强化作用，还能延迟合金中的某些有害的相转变，抑制有害的ω相形成；
稀土元素Y除了极少数以固溶钛存在外，大部分以稀土氧化物Y2O3的形式存在，可以细化合金的晶粒和显微组织，改善合金的塑性，提高合金的热稳定性和蠕变抗力；稀土Y与氧有较强的亲和力，能够夺取合金基体中的间隙氧形成Y2O3，使合金基体中的氧贫化，提高合金在高温条件下的抗氧化能力，延长合金的使用寿命；稀土元素钆能够细化合金的铸锭组织，提高合金再结晶温度，稳定合金的高温组织，从而提高合金的高温性能；
合金中添加硼或者碳，硼能够与钛作用形成高熔点的TiB2，碳能够与钛作用形成高熔点的TiC和Ti2AlC，TiB2和TiC、Ti2AlC均可以作为α（Ti）、β（Ti）的形核基底，在合金凝固过程中，起到细化合金铸锭的晶粒组织的作用；碳能够固溶于α（Ti）合金中，扩大α（Ti）相区，提高同素异晶转变温度，起到稳定α（Ti）的作用；微量的硼、碳均能固溶于钛合金基体中，硼能够抑制合金在退火过程的组织异常长大，合金通过退火或者固溶以及后续的时效工艺，析出高熔点的弥散质点，能够抑制合金再结晶晶粒长大，稳定合金在高温使用过程中的显微组织，提高合金的高温强度和蠕变抗力；
限制合金中的氧含量不超过0.15%，目的是减少合金在高温下的氧化，降低合金在高温环境下的脆化、剥落风险，延长合金的使用寿命；
本发明所述的以固溶体为基多元合金化多晶多相强化的耐热钛合金，通过多元合金化和微量合金化，净化合金基体，改善合金性能，固溶强化、细晶强化、沉淀强化合金基体，提高合金的强度、抗氧化性能和抗蠕变性能，既能提高合金的强度，又能保持合金的塑性，还能提高合金在极端恶劣的高温条件下的耐热、抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金在高温条件下使用寿命的目的。
4.根据权利要求1-3，合金的熔炼过程简述如下：
以0级海绵钛、电解铝锭、Ti-65%Sn中间合金、Al-80%Mo中间合金、Ti-25%Si中间合金、Ti-3%C中间合金、Al-10%B中间合金、纯钨、纯锆、纯铌、纯钇、纯钆、海绵钛为原料，将电解铝锭剪切制成粒度为8-12.7mm粒度的块料备用，将中间合金破碎筛分至3-12.7mm的粒度备用；将制备的原料送入干燥炉干燥，脱除原料中的吸附水分，烘干、干燥结束，原料直接出炉；按照合金成分及配料要求的比例混合原料，以配好的炉料为原料，在等离子体冷床炉进行冷床炉熔炼，得到一次铸锭；在冷床熔炼时，通过高温熔化、溶解合金中的高密度、低密度夹杂，通过浮选、沉降的机理脱除合金中无法熔化、溶解的高密度、低密度夹杂，通过控制炉压降低合金元素铝的烧损；
以一次铸锭为原料，在真空自耗电极电弧炉对合金进行二次熔炼；装炉结束后，预抽真空、引弧，达到电弧稳定燃烧并形成金属熔池后，关闭真空阀门，向炉室内冲入18-20kPa的氩气或者氦气，进行保护气氛熔炼，减少铝的熔炼损失；通过提高保护气的纯度，利用分压原理，脱除合金在高温状态下挥发的气体和低熔点夹杂；得到气体、低熔点夹杂很低，高密度、低密度夹杂有效脱除的优质铸锭；将铸锭加热到1160-1200℃，锻造开坯，将锻造坯料继续加工成棒材或者轧制成板材；
本发明通过多组元、微量添加和复合添加方式，净化合金熔体，细化合金铸锭组织，提高合金再结晶温度，提高合金的强度和抗氧化、抗蠕变性能，达到提高合金使用寿命的目的；通过复合添加铝、锡、锆、钼、铌、钨多元合金化手段，固溶强化钛合金基体；通过复合添加微量硼、碳等微量元素，在合金铸锭中形成TiB2、TiC高熔点、硬质点颗粒，细化合金铸锭组织；添加稀土元素钇净化合金基体，降低合金基体氧含量；添加稀土元素钆细化合金铸锭组织，改善合金高温性能；通过多元合金化和微量合金化，净化合金基体，固溶、细晶、沉淀强化，提高合金在极端恶劣的高温条件下的耐热、抗氧化、抗蠕变性能，从而达到提高合金在高温条件下使用寿命的目的。
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