[发明专利]一种中强度耐蚀可焊止裂钛合金及其制备方法

说明书

本发明公开一种中强度耐蚀可焊止裂钛合金，所述的钛合金按照质量百分数由以下组分组成：α稳定元素Al 3.0‑7.0%；β稳定元素Mo、V、Nb和Ni共1.5‑4.5%；中性元素Zr和Sn共0.5‑3.0%；Si元素0.01~0.3%；余量为Ti和不可避免的杂质；其中，Mo的质量百分数为0‑1%、V的质量百分数为0‑3%、Nb的质量百分数为0‑1%和Ni的质量百分数为0.5%；Zr的质量百分数为0‑2%、Sn的质量百分数为0‑3%。本发明的钛合金具有较好的强度‑塑性‑韧性匹配，屈服强度R_p0.2≥640MPa，抗拉强度R_m≥740MPa，延伸率A≥15%，断裂韧性K_IC≥140，冲击韧性KV₂≥80J；该合金具有较好的止裂性能，动态撕裂能DTE≥800J；同时具有良好焊接性能和耐海水腐蚀性能，焊接系数≥0.95，K_ISCC≥95，在船舶和海洋工程等领域具有良好的技术应用与市场前景。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程用钛合金领域，尤其涉及一种中强度耐蚀可焊止裂钛合金及其制备方法。

背景技术

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、无磁性等优异性能，特别对盐水或海水和海洋大气环境的侵蚀有免疫能力，是优质轻型结构材料，被称为“海洋金属”。随着我国船舶及海洋装备的不断发展，钛合金逐渐用于承力结构件，如深海油气开采用油井管、深潜器耐压壳体及承压容器等。基于服役安全可靠性考虑，钛合金结构件对材料的止裂性、耐蚀性、焊接性等性能提出了更高的要求。目前国内外代表的中强度钛合金主要有TA5、Ti70、Ti75、Gr18、PT-5V、ΠT-3B等，这些合金韧性储备相对较低，K_IC值一般在100 MPa·m^1/2左右，DT能约600J，裂纹萌生后很容易快速扩展，难以满足船舶及海洋工程装备的特殊使用要求。因此，需要开发一种断裂韧性K_IC≥140MPa·m^1/2，动态撕裂能DTE≥800J，耐海水腐蚀性能K_ISCC≥95MPa·m^1/2，冲击功KV₂≥80J，铸件/锻件/板材焊接系数≥0.9，屈服强度600MPa级的新型中强度耐蚀可焊止裂钛合金。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种中强度耐蚀可焊止裂钛合金及其制备方法，该钛合金具有较好的强度-塑性-韧性匹配，屈服强度R_p0.2≥640MPa，抗拉强度R_m≥740MPa，延伸率A≥15%，断裂韧性K_IC≥140 MPa·m^1/2，冲击韧性KV₂≥80J；该合金具有较好的止裂性能，动态撕裂能DTE≥800J；同时具有良好焊接性能和耐海水腐蚀性能，焊接系数≥0.95，K_ISCC≥95 MPa·m^1/2，在船舶和海洋工程等领域具有良好的技术应用与市场前景。

本发明所采用的技术方案是：一种中强度耐蚀可焊止裂钛合金，所述的钛合金的材料性能为：R_m≥740MPa，R_p0.2≥640MPa，A≥15%，KV₂≥80J，DTE≥800J，K_IC≥140 MPa·m^1/2，K_ISCC≥95 MPa·m^1/2，焊接系数≥0.9；

按照质量百分数由以下组分组成：α稳定元素Al 3.0-7.0%；β稳定元素Mo、V、Nb和Ni共1.5 -4.5%；中性元素Zr和Sn共0.5 -3.0%；Si 元素0.01~0.3%；余量为Ti和不可避免的杂质；

其中，Mo的质量百分数为0-1%、V的质量百分数为0-3%、Nb的质量百分数为0-1%和Ni的质量百分数为0-0.5%；Zr的质量百分数为0-2%、Sn的质量百分数为0-3%。