一种强韧钛合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种强韧钛合金及其制备方法，该钛合金包含如下原料：TiC4、ZrB2、镍包氧化铝，其中，TiC4与ZrB2、镍包氧化铝的质量比为1：0.3~0.5：0.05~0.1；ZrB2通过HF水溶液引入，与HF、HF水溶液中去离子水的质量与体积比为3~5：1~2：0.8~1.5；制备方法包括如下步骤：步骤1，将钛合金块体切割，干燥；步骤2，（1）配制HF水溶液：（2）将ZrB2加入HF水溶液中，搅拌12~24 h，形成混合液；（3）抽滤，干燥，研磨、过筛，粒度为200~400目；步骤3，研磨、过筛，粒度为200~400目；步骤4，在保护气氛下，将步骤1钛合金小块加热到950~1000℃，再升温至1000~1100℃，加入ZrB2和镍包氧化铝，充分搅拌熔炼，1000~1100℃保温40~60 min，得混合炼液；空冷后得到铸锭；再进行固溶处理，即得。本发明专利技术制备简单，易于实现工业化，适于推广使用。

A Strong and Toughness Titanium Alloy and Its Preparation Method

The invention discloses a strong and tough titanium alloy and its preparation method. The titanium alloy comprises the following raw materials: TiC4, ZrB2 and nickel-coated alumina, in which the mass ratio of TiC4 to ZrB2 and nickel-coated alumina is 1:0.3-0.5:0.05-0.1; ZrB2 is introduced through HF aqueous solution, and the mass-volume ratio of ZrB2 to deionized water in HF and HF aqueous solution is 3-5:1-2:0.8-1.5; the preparation method comprises the following steps: Step 1: Cut and dry the titanium alloy block; Step 2, (1) Prepare HF aqueous solution: (2) Add ZrB2 into HF aqueous solution, stir for 12-24 hours to form a mixture; (3) Drain, dry, grind and sift, the particle size is 200-400 meshes; Step 3, grind and sift, the particle size is 200-400 meshes; Step 4, under the protective atmosphere, heat the small titanium alloy block in Step 1 to 950-1000 degrees Celsius, and then again. The mixed smelting liquor is obtained by adding ZrB2 and nickel-coated alumina at 1000-1100 (?) C for 40-60 min. The ingot is cooled by air and then treated by solid solution. The invention has the advantages of simple preparation, easy industrialization and suitable for popularization and use.

【技术实现步骤摘要】
一种强韧钛合金及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种强韧钛合金及其制备方法。
技术介绍
在现有的金属材料中，钛合金因为集合了多种贵金属及基底金属的优点(如强度高、抗腐蚀、质量轻、生物兼容性佳、热传导性低、延展性佳、对人体无害等良好的机械性质)，长期用于航空航天和非航空航天产业。钛及钛合金的增强增韧方法有多种形式，例如掺杂金属法、轧制法、等通道挤压法，但这些方法仍存在技术上的不足，很难达到高精尖产品的使用要求。申请号CN2010101015190的中国专利申请公开了一种高强度铸造钛合金,该合金的主要化学成分以质量百分比计Al为5.0-6.5%、Zr为1.5-2.5%、Mo为1.5-3.0%、V为0.8-2.5%、Fe为1.0-3.0%、Cr为1.0-3.0%,杂质元素含量应控制在C≤0.13%、Si≤0.15%、Fe≤0.3%、N≤0.05%、H≤0.015%、O≤0.15%,余量为Ti。申请号CN201711217202的中国专利申请公开了一种钛合金及其制备方法，括Al为6.3-7.5%；Fe为8.1-8.9%；RE为0.001-0.005%；Rh为0.001-0.003%；XD-4奥氏体耐热钢8.6-10.3%；Ti为余量。申请号CN2018108761206的中国专利申请公开了一种压铸钛合金，包括如下重量份原料：Si:3-：Si:3-7.8重量份；P:9-20重量份；Ni:6-20重量份；W：5-15重量份；B:8-22重量份；La:7-16重量份；Y:8-32重量份；Ti：1680-1800重量份。合金复合化是提高钛合金耐磨性的有效方法，在合金复合化的同时对其变形工艺进行优化是提高钛合金力学性能及耐磨性的有效途径，是最近科研院所研究的热点。
技术实现思路
针对现有问题的不足，本专利技术的第一个目的是提供一种强韧钛合金；本专利技术的第二个目的是提供一种强韧钛合金的制备方法。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种强韧钛合金，包含如下原料：TiC4、ZrB2、镍包氧化铝，其中，TiC4与ZrB2、镍包氧化铝的质量比为1：0.3~0.5：0.05~0.1；ZrB2通过HF水溶液引入，与HF、HF水溶液中去离子水的质量与体积比为3~5：1~2：0.8~1.5。作为本申请的优选技术方案，所述ZrB2可以替换成HfB2，也可以将ZrB2和HfB2按比例混合使用。一种强韧钛合金的制备方法，包括如下具体步骤：步骤1，预处理钛合金：将钛合金块体切割成小块，小块尺寸≤3mm×3mm×3mm，干燥，干燥温度为105℃；步骤2，预处理ZrB2：（1）配制HF水溶液：量取HF，加入去离子水，搅拌均匀，形成HF水溶液；（2）将ZrB2加入HF水溶液中，搅拌12~24h，形成混合液；（3）抽滤，干燥，干燥温度为100~110℃，研磨、过筛，控制粒度为200~400目；步骤3，预处理镍包氧化铝：研磨、过筛，控制粒度为200~400目；步骤4，真空熔炼制备强韧钛合金：在保护气氛下，将步骤1钛合金小块加热到950~1000℃，待全部融化后打渣，然后接着升温至1000~1100℃，加入ZrB2和镍包氧化铝，充分搅拌熔炼，1000~1100℃保温40~60min，得到混合钛合金炼液；打渣后浇筑成型，空冷后得到铸锭；再进行固溶处理，即得。作为本申请的优选技术方案，所述步骤4中，保护气氛采用的是CO2气体。作为本申请的优选技术方案，所述步骤4中，固溶处理的温度为1000~1100℃。研究表明，上述制备方法得到的钛合金的屈服强度为650~900MPa，抗拉强度650~900MPa，延伸率10~15%。有益效果本专利技术提供的强韧钛合金及其制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：（1）本专利技术的成分配比以及制备方法相互配合，能使合金内部形成强化相，显著提高合金的力学性能；（2）本专利技术涉及合理，操作方便。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。实施例1：一种强韧钛合金，包含如下原料：TiC4、ZrB2、镍包氧化铝，其中，TiC4与ZrB2、镍包氧化铝的质量比为1：0.3：0.05；ZrB2通过HF水溶液引入，与HF、HF水溶液中去离子水的质量与体积比为0.3：0.1：0.8。上述强韧钛合金的制备方法，包括如下具体步骤：步骤1，预处理钛合金：按配方称取各原料，将钛合金块体切割成小块，小块尺寸≤3mm×3mm×3mm，干燥，干燥温度为105℃；步骤2，预处理ZrB2：（1）配制HF水溶液：量取HF，加入去离子水，搅拌均匀，形成HF水溶液；（2）将ZrB2加入HF水溶液中，搅拌12h，形成混合液；（3）抽滤，干燥，干燥温度为105℃，研磨、过筛，控制粒度为200目；步骤3，预处理镍包氧化铝：研磨、过筛，控制粒度为200目；步骤4，真空熔炼制备强韧钛合金：在CO2气氛下，将步骤1钛合金小块加热到950℃，待全部融化后打渣，然后接着升温至1000℃，加入ZrB2和镍包氧化铝，充分搅拌熔炼，1050℃保温40min，得到混合钛合金炼液；打渣后浇筑成型，空冷后得到铸锭；再在1050℃进行固溶处理，即得。测试结果表明，上述制备方法得到的钛合金的屈服强度为650MPa，抗拉强度670MPa，延伸率10.3%。实施例2一种强韧钛合金，包含如下原料：TiC4、ZrB2、镍包氧化铝，其中，TiC4与ZrB2、镍包氧化铝的质量比为1：0.5：0.1；ZrB2通过HF水溶液引入，与HF、HF水溶液中去离子水的质量与体积比0.5：0.2：1.5。一种强韧钛合金的制备方法，包括如下具体步骤：步骤1，预处理钛合金：将钛合金块体切割成小块，小块尺寸≤3mm×3mm×3mm，干燥，干燥温度为105℃；步骤2，预处理ZrB2：（1）配制HF水溶液：量取HF，加入去离子水，搅拌均匀，形成HF水溶液；（2）将ZrB2加入HF水溶液中，搅拌24h，形成混合液；（3）抽滤，干燥，干燥温度为100℃，研磨、过筛，控制粒度为200~400目；步骤3，预处理镍包氧化铝：研磨、过筛，控制粒度为200~400目；步骤4，真空熔炼制备强韧钛合金：在CO2气氛下，将步骤1钛合金小块加热到1000℃，待全部融化后打渣，然后接着升温至1100℃，加入ZrB2和镍包氧化铝，充分搅拌熔炼，1100℃保温60min，得到混合钛合金炼液；打渣后浇筑成型，空冷后得到铸锭；再在1100℃下进行固溶处理，即得。上述制备方法得到的钛合金的屈服强度为912MPa，抗拉强度931MPa，延伸率13.5%。实施例3一种强韧钛合金，包含如下原料：TiC4、ZrB2、镍包氧化铝，其中，TiC4与ZrB2、镍包氧化铝的质量比为1：0.4：0.08；ZrB2通过HF水溶液引入，与HF、HF水溶液中去离子水的质量与体积比为0.4：0.15：1。一种强韧钛合金的制备方法，包括如下具体步骤：步骤1，预处理钛合金：将钛合金块体切割成小块，小块尺寸≤3mm×3mm×3mm，干燥，干燥温度为105℃；步骤2，预处理ZrB2：（1）配制HF水溶液：量取HF，加入去离子水，搅拌均匀，形成HF水溶液；（2）将ZrB2加入HF水溶液中，搅拌20h，形成混合液；（3）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强韧钛合金，其特征在于，包含如下原料：TiC4、ZrB2、镍包氧化铝，其中，TiC4与ZrB2、镍包氧化铝的质量比为1：0.3~0.5：0.05~0.1；ZrB2通过HF水溶液引入，与HF、HF水溶液中去离子水的质量与体积比为3~5：1~2：0.8~1.5。

【技术特征摘要】
1.一种强韧钛合金，其特征在于，包含如下原料：TiC4、ZrB2、镍包氧化铝，其中，TiC4与ZrB2、镍包氧化铝的质量比为1：0.3~0.5：0.05~0.1；ZrB2通过HF水溶液引入，与HF、HF水溶液中去离子水的质量与体积比为3~5：1~2：0.8~1.5。2.根据权利要求1所述的强韧钛合金，其特征在于，所述ZrB2替换成HfB2。3.权利要求1所述的强韧钛合金的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤1，预处理钛合金：将钛合金块体切割成小块，小块尺寸≤3mm×3mm×3mm，干燥，干燥温度为105℃；步骤2，预处理ZrB2：（1）配制HF水溶液：量取HF，加入去离子水，搅拌均匀，形成HF水溶液；（2）将ZrB2加入HF水溶液中，搅拌12~24h，形成混合液；（3）抽滤，干燥，干燥温度为100~110℃，研磨、过筛，控制粒度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：贲能军，
申请(专利权)人：盐城工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32