[发明专利]用于高温应用的β钛合金板

说明书

本发明提供了一种可冷轧的β钛合金，其表现出优异的抗拉强度和高温抗蠕变和耐氧化性。在一种形式中，该β钛合金包括钼的量是13.0wt％‑20.0wt％，铌2.0wt％‑4.0wt％，硅0.1wt％‑0.4wt％，铝3.0wt％‑5.0wt％，以下的至少一种：最高至3.0wt％的锆和最高至5.0wt％的锡，最高至0.25wt％的氧，以及余量为钛和偶存的杂质。此外，每个元素的范围满足下面的条件：(i)6.0wt％≤Xwt％≤7.5wt％；和(ii)3.5wt％≤Ywt％≤5.15wt％，其中Xwt％＝铝+锡/3+锆/6+10*(氧+氮+碳)，和Ywt％＝铝+硅*(锆+锡)。

技术领域

概括地，本发明涉及钛合金。更具体而言，本发明涉及的钛合金，其除了抗拉强度之外，还具有包括高温抗蠕变和耐氧化性的性能组合，同时还能够以冷轧板的形式来生产。

技术背景

这一节中的表述仅仅提供涉及本发明的背景信息，并且可以不构成现有技术。

钛合金通常用于航天应用，这归因于它们的优异的强度重量比和高温能力。用于高温发动机应用的一些常用的钛合金是类α钛合金例如Ti-6242S(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si)，Ti-1100(Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si)和Ti-834(Ti-5.8Al-4Sn-0.7Nb-0.5Mo-0.3Si-0.006C)。虽然这些合金具有优异的高温强度和抗蠕变性，但是将这些合金生产成板或者带的形式是非常有挑战性的，这是因为它们差的热加工性和有限的冷轧性。

归因于航天应用中，和特别是具有更高运行温度的飞机涡轮喷气发动机日益增加的性能，一直期望新的和改进的钛合金，其能够满足日益增加的机械和热要求，同时表现出良好的制造特性。

发明内容

概括地，本发明涉及一种可冷轧的β钛合金，其具有良好的抗拉强度、高温(高于约1000°F(538℃))抗蠕变和耐氧化性的组合。该合金基本上由以重量百分比计的以下元素组成：约13.0-约20.0的钼(Mo)，约2.0-约4.0的铌(Nb)，约0.1-约0.4的硅(Si)，约3.0-约5.0的铝(Al)，最高至约3.0的锆(Zr)，最高至约5.0的锡(Sn)，最高至约0.25的氧(O)，余量为钛(Ti)和其他偶存的杂质。任选的合金元素可以包括以重量百分比计的最高至约1.5的铬(Cr)和最高至约2.0的钽(Ta)，并且这些任选的合金元素的总量低于约3.0重量％(wt％)。

此外，本发明涉及一种可冷轧β钛合金，其满足下面的条件：

(i)6.0wt％≤Xwt％≤7.5wt％

(ii)3.5wt％≤Ywt％≤5.15wt％

其中：Xwt％＝Al+Sn/3+Zr/6+10*(O+N+C)

wt％＝Al+Si*(Zr+Sn)

本发明的合金是亚稳定的β(β-类型)钛合金，其可以是带或者冷轧成板规格等其他备料形式，并且表现出优异的冷成形性以及在用于飞机的液压流体中的耐腐蚀性。

另外的应用领域将由本文提供的说明书而变得显而易见。应当理解的是说明书和具体实施例目的仅仅是用于说明，并非意欲限制本发明的范围。

附图说明

本文所述的附图仅仅用于说明目的，并非意欲以任何方式限制本发明的范围。

图1是根据本发明的β钛合金与对比合金相比的测试数据的图，其说明了在室温，强度随着等价合金的X-值增加而增加；

图2是根据本发明的β钛合金与对比合金相比的测试数据的图，其说明了随着等价合金的X-值增加，室温延展性劣化；

图3是根据本发明的β钛合金与对比合金相比的测试数据的图，其说明了随着等价合金的X-值增加，抗蠕变性增强；