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一种新型α钛合金及其板材和棒材的制备方法技术

技术编号:11075569 阅读:77 留言:0更新日期:2015-02-25 14:07
本发明专利技术涉及一种新型α钛合金,属于合金制备工艺技术领域。本发明专利技术涉及的α型钛合金的组分和质量百分比分别为:5.0~7.0wt%的铝,4.0~5.0wt%的铬,1.0~2.0wt%的锰,其它氧、碳、氮、氢总量≤0.1wt%,余量为钛。本发明专利技术的钛合金利用成本较低的合金化元素Cr和Mn作为α型钛合金的强化元素,来取代传统的Sn、Mo、Zr、V等价格较高的合金元素,结果发现,新合金具有良好的综合性能。本发明专利技术可以扩大α型钛合金合金化元素的选择范围,为α型钛合金的进一步发展提供一定的创新性和理论性指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型α钛合金及其型材的制备方法,属于钛合金材料制备工艺

技术介绍
钛合金具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好的生物相容性等一系列优 异的综合性能,所以在各个工业领域应用广泛,被称为太空金属、海洋金属、智能金 属等。此外,自海绵钛工业化以来,钛的生产能力也在逐年提升,而且钛在自然界分布很 广,钛在地壳中的含量为〇. 64%,在所有元素中排第九位,在金属元素中仅次于铝、铁和镁, 居第四位,比常见的铜、铅、锌金属储量的总和还要多。截止到2009年,世界上探明的钛资 源(以TiO 2计)共有24. 84亿吨,具有经济开采价值的经济储量为13. 82亿吨,可以说是资 源丰富,所以钛合金的开发利用前景十分广阔。 经过长期实践,将强度和韧性一同考虑在内的损伤容限设计成为钛及钛合金材料 应用时备受关注的问题,制备出强度更高、韧性更好的钛合金材料是不断追求的目标,在诸 多改善和提高钛合金强韧化的技术手段中合金化是最根本的手段。钛合金按退火后的组织 特点可以分为α、( α + β )和β型钛合金三大类,其中,α型钛合金是α相固溶体组成 的单相合金,不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下,基体相均为α相,组织 稳定,α钛合金密度小,有良好的热强性、热稳定性以及优异的的室温、超低温和高温特性, 所以α钛合金的研发一直是世界各国关注的焦点。 经过长期实践,将强度和韧性一同考虑在内的损伤容限设计成为钛及钛合金材料 应用时备受关注的问题。制备出强度更高、韧性更好的钛合金材料是不断追求的目标。在 诸多改善和提高钛合金强韧化的技术手段中合金化是最根本的手段,也是开发新型钛合金 的重要方法。然而目前α钛合金的合金化元素的选择却一直局限于少数几种元素,如Sn、 皿〇、21'、¥、等,对于新型合金元素如&和此等元素的尝试较少,因此不断尝试不同种类的合 金元素,进而研究其对钛合金的组织和性能的影响规律,是新型α钛合金研制方面需要着 重解决的问题。
技术实现思路
针对新型α钛合金研发方面存在的问题,本专利技术的目的是提供一种新型α钛合 金,是一种含Cr和Mn合金元素的新型α钛合金。本专利技术一种新型α钛合金,其特征在于 具有以下的组分和质量百分数:5. (Γ7. 0 wt%的铝,4. (Γ5. 0 wt%的铬,I. (Γ2. 0 wt%的锰, 其它氧、碳、氮、氢总量< 〇. I wt%,余量为钛; 本专利技术一种新型α钛合金型材制备方法其特征在于具有以下的制备过程: a.板材的制备 CCM法(即真空感应悬浮熔炼法):将纯钛、纯铝、纯铬、纯锰,配料后在箱式电阻炉中 预处理即在180°C保温12个小时,然后置于水冷铜坩埚中,反复洗炉4次后反冲0. 006 MPa 的氩气作为保护气体,在高于其熔点10-150°C温度范围内反复熔炼4次,得到椭圆形铸锭, 所得铸锭加热到760°C,在横列式轧机上热轧,5道次轧完,一道次的变形率不超过15%,得 到厚度为6~7mm的板材;然后将此板材再作真空退火热处理,退火温度为700°C,保温时间 为2h,冷却方式为空冷; b.棒材的制备 VAR法(即真空感应自耗熔炼法):将纯钛、纯铝、纯铬、钛锰中间合金,配料后采用挤压 法压制成电极块,然后在真空-充氩箱内用电弧焊将电极块焊接在一起作为真空自耗电 极,通电后自耗电极与熔池间电弧放电产生高温将电极熔化,得到金属钛锭,钛锭加热到 1050°C开坯锻造2~3次,将锻坯反复镦粗和拔长锻造2~3火次得到Φ20πιπι的轧制棒坯,将 表面裂纹打磨干净,空冷至室温,得到成品棒材;然后将此棒材再作真空退火热处理,退火 温度为700°C,保温时间为2h,冷却方式为空冷。 【具体实施方式】 下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例1 将纯钛、纯铝、纯铬、纯锰,按表1的成分配比进行配料,在普通的箱式电阻炉中预处理 (180°C保温12个小时),去除合金原料中的自由水,然后置于水冷铜坩埚中,反复洗炉4次 后反冲0. 006 MPa的氦气作为保护气体,反复烙炼4次,得到椭圆形铸锭,所得铸锭加热到 760°C,在横列式轧机上热轧,5道次轧完,一道次的变形率不超过15%,得到厚度为6~7mm的 板材。轧制得到的板材按表2的热处理制度进行热处理后,取样并依照国标GB/T228-2002 的要求进行室温力学性能测试,其力学性能见表2。 表1实施例1中合金的成分配比本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种新型α钛合金,其特征在于:新型α钛合金的成分为5.0~7.0 wt%的铝,4.0~5.0 wt%的铬,1.0~2.0 wt%的锰,其它氧、碳、氮、氢总量≤0.1 wt%,余量为钛。

【技术特征摘要】
1. 一种新型a钛合金,其特征在于:新型a钛合金的成分为5. 0~7.0 wt%的铝,4. (T5. 0 wt%的铬,1. (T2. 0 wt%的锰,其它氧、碳、氮、氢总量彡0. 1 wt%,余量为钛。2. -种新型a钛合金型材的制备方法其特征在于具有以下的制备过程: a. 板材制备 CCM法(即真空感应悬浮熔炼法):将纯钛、纯铝、纯铬、纯锰,根据上述配方配料后在箱 式电阻炉中预处理即在180°C保温12个小时,然后置于水冷铜坩埚中,反复洗炉4次后反冲 0.006 MPa的氩气作为保护气体,在高于其熔点10-150°C范围内反复熔炼4次,得到椭圆形 铸锭,将所得铸锭加热到760°C,在横列式轧机上热轧,5道次轧完,一道次的变形率不...

【专利技术属性】
技术研发人员:李重河胡仁民张捷宇鲁雄刚林崇茂魏超
申请(专利权)人:上海大学
类型:发明
国别省市:上海;31

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