System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种高强高温钛合金及制备方法技术_技高网

一种高强高温钛合金及制备方法技术

技术编号:44636243 阅读:2 留言:0更新日期:2025-03-17 18:29
本发明专利技术公开了一种高强高温钛合金及制备方法,属于合金材料技术领域,该高强高温钛合金按质量百分比计,包括4.7~6.5%的Al,4.0~6.0%的Sn,2.5~3.5%的Nb,0.5~2.0%的Mo,0.2~0.5%的Si,0.05~0.15%的B,余量为Ti以及不可避免的杂质元素;该高温钛合金的屈服强度大于1200MPa,同时兼具有11.38%的延性;并且使得此合金在未将马氏体热处理完全分解时具有超过1400MPa的抗拉强度,并且仍具有5%的延性,能够进一步满足目前航空航天对于高温钛合金高强度的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及合金材料,具体为一种高强高温钛合金及制备方法


技术介绍

1、高温钛合金是指使用温度在300℃及以上的无序固溶强化钛合金。高温钛合金因为有着很高的比强度、塑性、抗蠕变性能而被广泛应用于航空航天领域,尤其是航空发动机方面。随着航空飞行器的速度不断增加,对于高温钛合金的工作温度,力学性能要求越来越高。目前所研究最成熟的ti-al-sn-zr-mo-si系高温钛合金,zr元素的添加提升了高温钛合金的热强性,有效匹配了热强性和热稳定性,但其在700℃以上会破坏高温钛合金表面氧化层,使得力学性能严重下降。所以要想突破高温钛合金的瓶颈,必须设计出新的高温钛合金成分体系。

2、另外,高温钛合金普遍存在室温强度较低的问题,室温强度与高温强度之间又有很强的关联,例如ti6242室温下屈服强度在890~940 mpa(抗拉强度在970-1030mpa),imi834室温下屈服强度在930~980mpa(抗拉强度在1040-1090mpa)。这些问题使高温钛合金的使用温度停滞在600℃的瓶颈处。

3、为了进一步满足实际应用的需求,实现航空航天轻量化,突破高温钛合金目前使用温度的瓶颈,开发新体系高强高温钛合金成为亟需解决的关键问题。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题,本专利技术提供一种高强高温钛合金及制备方法,通过b和si元素协同细化晶粒,钉扎位错,改善高温钛合金中微织构形成具有高强度的高温钛合金。

2、本专利技术是通过以下技术方案来实现:>

3、一种高强高温钛合金,按质量百分比计,包括4.7~6.5%的al,4.0~6.0%的sn,2.5~3.5%的nb,0.5~2.0%的mo,0.2~0.5%的si,0.05~0.15%的b,余量为ti以及不可避免的杂质元素。

4、优选的,所述mo采钛钼金属间化合物。

5、优选的,所述高强高温钛合金的微观组织中含有呈细针状弥散分布的tib颗粒。

6、一种高强高温钛合金的制备方法,包括以下步骤:

7、步骤1、将各元素按照质量百分比混合均匀;

8、步骤2、对步骤1形成的合金混合物进行多次熔炼,冷却后得到铸锭;

9、步骤3、将铸锭进行均质化处理;

10、步骤4、对步骤3得到的铸锭从单相区多道次热轧至双相区,累计轧制变形量为75~90%,轧制完成后冷却至室温;

11、步骤5、将热轧后的板材在两相区进行热处理,得到高强高温钛合金。

12、所述热处理包括固溶处理和时效处理:

13、所述固溶处理的温度在960-1020℃,固溶时间1~2.5h,时效处理的温度为600~710℃,时效时间为3~6h。

14、优选的,步骤2中所述熔炼的具体方法如下:

15、所述熔炼过程中感应电流为550~700a,电流频率为20~25khz,待合金混合物完全熔化后保持3~5min,冷却后得到铸锭,然后将铸锭进行多次熔炼。

16、优选的,步骤3所述均质化处理的方法如下:

17、将铸锭在1050~1200℃保温时间为1~3h。

18、优选的,步骤4所述单相区热轧的方法如下:

19、初始轧制温度为相变点以上温度20~40℃,轧制前保温30min,每轧制道次后回炉保温,保温时间1~3min;总轧制变形量40~60%,热轧完成后冷却至室温。

20、优选的,所述双相区热轧的方法如下:

21、轧制温度在相变点以下30~50 ℃,轧制终止温度为两相区,每轧制道次后回炉保温,保温时间1~3 min,轧制变形量60~90%。

22、优选的,步骤4中所述冷却方式为水冷。

23、一种高强高温钛合金在汽车航空发动机中的应用。

24、与现有技术相比,本专利技术具有以下有益的技术效果:

25、本申请提供的一种高强高温钛合金,al、sn、nb、mo、si、b复合作用提升高温钛合金的抗氧化性,表面形成致密氧化层;通过b和si元素协同细化晶粒,钉扎位错,改善高温钛合金中微织构得到具有高强度的高温钛合金。对比现有高温钛合金拥有出色的室温强度,相较于金属间化合物tial,ti2alnb有更好的延性,实现了优异的强塑性匹配;解决了现有的高温钛合金室温强度较低的问题。

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【技术保护点】

1.一种高强高温钛合金,其特征在于,按质量百分比计,包括4.7~6.5%的Al,4.0~6.0%的Sn,2.5~3.5%的Nb,0.5~2.0%的Mo,0.2~0.5%的Si,0.05~0.15%的B,余量为Ti以及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种高强高温钛合金,其特征在于,所述Mo采钛钼金属间化合物。

3.根据权利要求1所述的一种高强高温钛合金,其特征在于,所述高强高温钛合金的微观组织中含有呈细针状弥散分布的TiB颗粒。

4.一种权利要求1-3任一项所述一种高强高温钛合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述一种高强高温钛合金的制备方法,其特征在于,步骤2中所述熔炼的具体方法如下:

6.根据权利要求4所述一种高强高温钛合金的制备方法,其特征在于,步骤3所述均质化处理的方法如下:

7.根据权利要求4所述一种高强高温钛合金的制备方法,其特征在于,步骤4所述单相区热轧的方法如下:

8.根据权利要求7所述一种高强高温钛合金的制备方法,其特征在于,所述双相区热轧的方法如下:

9.根据权利要求4所述一种高强高温钛合金的制备方法,其特征在于,步骤4中所述冷却方式为水冷。

10.一种权利要求1-3任一项所述的高强高温钛合金在汽车航空发动机中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种高强高温钛合金,其特征在于,按质量百分比计,包括4.7~6.5%的al,4.0~6.0%的sn,2.5~3.5%的nb,0.5~2.0%的mo,0.2~0.5%的si,0.05~0.15%的b,余量为ti以及不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的一种高强高温钛合金,其特征在于,所述mo采钛钼金属间化合物。

3.根据权利要求1所述的一种高强高温钛合金,其特征在于,所述高强高温钛合金的微观组织中含有呈细针状弥散分布的tib颗粒。

4.一种权利要求1-3任一项所述一种高强高温钛合金的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:张金钰王元泽刘刚孙军
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:

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