【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种ti-al-mo-fe-zr系钛合金及其制备方法。
技术介绍
1、凭借着高比强度、低密度、高耐蚀性等优良性能，钛合金已经在航空航天、石油化工、能源和发电等领域取得了成功应用，此外，钛合金的优异生物相容性也让其在生物医学领域占据了重要地位。
2、纯钛具有同素异构转变，在转变温度以上为β相，呈体心立方结构，强度较高，塑性变形能力强；在室温下主要为α相，呈密排六方结构，耐热性好、抗蠕变性能好，但塑性相对较差。通过添加β稳定元素，可以降低β转变温度，提高β稳定性，获得室温下的β组织。常用的稳定元素包括v、mo、nb、cr等，其中，虽然al并非β稳定元素，但由于其具有提高热稳定性、弹性模量和固溶强化效果的能力，因此也常常加入钛合金中。
3、虽然具有种种优良性能，但是高昂的成本一直制约着钛合金的发展和推广，一方面，钛合金本身和添加元素具有较高成本，如v、mo等；另一方面，钛合金加工及后续处理工艺较为复杂，能量需求量大，因此，钛合金还未在民用领域获得广泛应用，故降低成本，同时保持其良好的力学性能是钛合金未来的发展方向之一。
技术实现思路
1、本专利技术要解决现有钛合金无法在保持良好力学性能的同时降低成本，进而提供一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金及其制备方法。
2、一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金，按照质量百分比，它的化学通式为ti(87.2-x)mo6.8fe4.5al1.5zrx，其中0.5≤x≤
3、一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金的制备方法，它是按以下步骤进行：
4、一、按照质量百分比为(87.2-x)％ti、6.8％mo、4.5％fe、1.5％al和x％zr的比例称取海绵钛、mo粉、fe块、al块、zr粉及铝箔，得到称取的原料；其中0.5≤x≤4；
5、二、利用铝箔包裹mo粉及zr粉，得到包裹的粉体；将fe块及al块清洗干燥，得到清洗的块料；将海绵钛、包裹的粉体及清洗的块料放置于非自耗真空电弧炉内的铜坩埚中，启动冷凝水循环，然后依次进行抽真空及通入氩气，重复抽真空及通氩气多次；
6、三、使用电弧枪将称取的原料依次进行熔炼、自然冷却及翻转，并重复熔炼、自然冷却及翻转6次～9次，得到金属锭，将金属锭再次熔炼，熔炼后启动超声振动装置，在超声振动辅助下凝固，得到铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金。
7、本专利技术的有益效果是：
8、1、本专利技术低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金利用低价元素fe代替元素v，有效降低了原料成本。
9、2、本专利技术低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金中主要组成相为β相，提高了合金的力学性能。
10、3、本专利技术利用超声振动可以减少铸造过程中的铸造缺陷，同时促进金属熔体形核，进而改善裂纹扩展过程，提高金属韧性及拉伸性能，强化合金力学性能。借助这一手段可以有效减低铸态合金的缺陷，提高产品质量。
11、4、本专利技术低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金的抗拉强度≥890mpa，断裂韧性≥65mpa/m1/2，断裂延伸率≥12％。
12、5、本专利技术低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金制备流程短，制备方式简单，简化了钛合金加工过程，降低了加工成本，同时保证了高韧的力学性能。
13、本专利技术用于一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金及其制备方法。
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1.一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金，其特征在于按照质量百分比，它的化学通式为Ti(87.2-x)Mo6.8Fe4.5Al1.5Zrx，其中0.5≤x≤4。
2.如权利要求1所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：
3.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤一中所述的海绵钛、Mo粉、Fe块、Al块、Zr粉及铝箔的纯度均大于99.95％。
4.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤二中先抽真空至炉内真空度为10-4MPa～10-3MPa，然后充入氩气至压强为400Pa～600Pa，重复抽真空及通氩气2次～3次。
5.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤三中所述的熔炼具体是在氩气气氛及电流为400A～600A的条件下熔炼。
6.根据权利要求2所述的一种低成本
7.根据权利要求6所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤三中所述的超声振动辅助下凝固具体是在超声振动辅助下，以5A/s的速度，将电弧枪的电流从500A逐步下降至50A，随后归零电流，进而实现凝固。
8.根据权利要求7所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤三中所述的超声振动辅助具体是在振动频率为40Hz～60Hz及超声处理功率为1kW～2kW的条件下进行。
9.根据权利要求8所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤三中所述的超声振动辅助具体是在振动频率为50Hz及超声处理功率为1kW的条件下进行。
10.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧Ti-Al-Mo-Fe-Zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤一中2≤x≤4。
...【技术特征摘要】
1.一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金，其特征在于按照质量百分比，它的化学通式为ti(87.2-x)mo6.8fe4.5al1.5zrx，其中0.5≤x≤4。
2.如权利要求1所述的一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：
3.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤一中所述的海绵钛、mo粉、fe块、al块、zr粉及铝箔的纯度均大于99.95％。
4.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤二中先抽真空至炉内真空度为10-4mpa～10-3mpa，然后充入氩气至压强为400pa～600pa，重复抽真空及通氩气2次～3次。
5.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe-zr系钛合金的制备方法，其特征在于步骤三中所述的熔炼具体是在氩气气氛及电流为400a～600a的条件下熔炼。
6.根据权利要求2所述的一种低成本铸态高韧ti-al-mo-fe...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞润，梅少宇，王琪，方虹泽，郝佳琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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