[发明专利]一种性能可调范围宽的高强钛合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种多元强化的近β钛合金，具体涉及一种性能可调范围宽的高强钛合金。

背景技术

高强钛合金由于其优越的比强度等综合性能在航空工业中获得了越来越多的应用。上个世纪60年代，美国开发的高强β钛合金Ti-13V-11Cr-3Al成功用于SR-71侦察机。此后，美国开发的Ti-1023、Ti-15-3、Ti-62222s以及前苏联开发的BT22为代表的高强钛合金也获得了成熟应用。作为航空锻件应用时，这些合金一般用于1000MPa～1200MPa的强度水平，断裂韧性大多在45～60MPa.m^1/2之间。进一步提高强度将会使这些合金的塑性、韧性等性能明显恶化。最近几年，国外对具有更高强度水平的新型高强钛合金的研究非常重视。其代表性的合金是在BT22合金基础上改进设计的Ti-5553及Ti-55531合金。同Ti-1023及BT22合金相比，新合金硬化效应更高，且空气冷却即可获得高的淬透深度，适于制备高强大规格构件，其可用强度水平超过1240MPa。目前，Ti-5553合金已成功用于B-787的起落架等重要结构件。国内在航空锻件用高强钛合金方面，主要是对国外的典型合金的仿制，如Ti-1023、BT22的国内对应牌号分别是TB6、TC 18。在自主研究方面，目前获得型号应用的高强韧钛合金是TC21钛合金。这些合金通常在特定的组织状态下具有较优的性能，而应用上则希望钛合金具有很宽的组织及性能可调性以满足不同领域不同服役状态的需求，现有的合金难以满足这种需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种强度、塑性良好匹配的性能可调范围宽的高强钛合金。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种性能可调范围宽的高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 4.5%～5.5%，Cr+Fe 3.5%～5.0%，V+Mo 6.0%～9.0%，Zr 2%-5%，余量为Ti和不可避免的杂质；其中，Fe≤0.6%，V≤4.5%；所述性能可调范围宽的高强钛合金是指钛合金退火后室温抗拉强度在850MPa-1050MPa之间，固溶时效后室温抗拉强度在1250MPa-1600MPa之间，β退火冷却加时效处理后室温抗拉强度在1050MPa-1200MPa之间。

上述的一种性能可调范围宽的高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 5.0%，Mo 4.5%，V 3.0%，Cr 4.5%，Zr 3.0%，Fe 0.4%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种性能可调范围宽的高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 5.4%，Mo 4.0%，V 3.5%，Cr 4.0%，Zr 4.0%，Fe 0.3%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种性能可调范围宽的高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 4.5%，Mo 3.5%，V 4.5%，Cr 4.8%，Zr 2.0%，Fe 0.2%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种性能可调范围宽的高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 4.8%，Mo 5.0%，V 2.5%，Cr 5.0%，Zr 5.0%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种性能可调范围宽的高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 5.5%，Mo 4.0%，V 2.0%，Cr 4.0%，Zr 3.0%，Fe 0.6%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种性能可调范围宽的高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 5.0%，Mo 6.0%，V 3.0%，Cr 3.5%，Zr 4.0%，余量为Ti和不可避免的杂质。

本发明的制备方法为钛合金的常规制备方法：根据需要选择合适的中间合金与海绵钛按设计成分混合压制电极，经真空自耗电弧重熔法得到合金铸锭，合金铸锭在液压锻造机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造，可根据需要进行棒材锻造、板材轧制、管材挤压、棒丝材轧制等热加工工艺制成成品。成品经退火后、固溶时效后或β退火冷却加时效处理后使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：该钛合金热加工性优良，强度可在850～1600MPa很宽范围内调整，具备良好的强塑性及强韧性匹配，满足多种应用领域对高强钛合金性能的要求。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

具体实施方式