[发明专利]一种高强钛合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强钛合金及其制备方法，该高强钛合金，按质量含量计，包括Al 4～6％、Sn 2～3％、Zr 5～50％和余量的Ti。本发明严格控制各元素的含量，通过合金化，对相变温度影响不大的中性元素Zr与Ti形成无限固溶体，从而实现固溶强化，本发明钛合金制备工艺简便，通过控制各元素的含量，提升钛合金的力学性能，显著提高钛合金的强度，使其满足航空构件的的要求。本发明提供的高强钛合金屈服强度提高幅度高达50.0％，抗拉强度提高幅度高达50.1％，强度得到大幅度提升；且延伸率保持相当水平；屈服及抗拉强度均得到提升，且塑性下降幅度较小，强韧性得到提升。

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域，特别涉及一种高强钛合金及其制备方法。

背景技术

钛及钛合金的应用范围广泛，遍及海洋工程、航空航天、生物医学工程、冶金、化工、轻工等诸多领域。随着钛及钛合金被广发应用，如今工业的发展和服役的环境对钛合金性能提出了更苛刻的要求，传统钛合金在强度、抗腐蚀性能方面已经很难达到当下在工程应用的标准，而高强度钛耐蚀合金是目前研究开发和应用的重点方向之一。

钛合金以其所具有的较高强度、良好的成型性能、焊接性能和稳定的组织，多采用板材冲压加工成薄壁型零件，并经过焊接制成飞机蒙皮及前进气罩帽等构件的方式，在航空航天工业中得到广泛应用。但是，传统钛合金的强度难以满足现阶段工业生产和国防事业的发展需求，钛合金多通过变形强化手段对材料进行强化，且制备程序繁琐、工艺要求苛刻、成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强钛合金及其制备方法。本发明提供的钛合金强度性能优异，并且制备方式简单，成本低。

本发明提供了一种高强钛合金，按质量含量计，包括Al 4～6％、Sn 2～3％、Zr 5～50％和余量的Ti。

优选的，所述高强钛合金包括Al 4～4.5％、Sn 3％、Zr 10～50％和余量的Ti。

优选的，所述高强钛合金由网篮状板条α相组成；所述高强钛合金组织的粒径为0.5～3.6μm。

本发明提供了上述技术方案所述的高强钛合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将合金原料熔炼后得到铸态合金坯；

(2)将所述步骤(1)得到的铸态合金坯进行退火处理，得到高强钛合金。

优选的，所述步骤(1)中熔炼为真空电弧熔炼，所述真空电弧熔炼的温度为1900～2100℃。

优选的，所述步骤(1)中熔炼次数在5次以上，每次熔炼时间为3～5min。

优选的，所述步骤(2)中退火处理的方式为：将所述铸态合金坯随炉加热至300～450℃后保温1～1.5h，然后冷却至室温。

本发明提供了一种高强钛合金，按质量含量计，包括Al 4～6％、Sn 2～3％、Zr 5～50％和余量的Ti。本发明严格控制各元素的含量，通过合金化，对相变温度影响不大的中性元素Zr与Ti形成无限固溶体，从而实现固溶强化，本发明钛合金制备工艺简便，仅仅需要熔炼和退火处理，即可得到高强钛合金，生产成本低，非常便于工业化生产，成本低，操作过程简单；通过控制各元素的含量，提升钛合金的力学性能，显著提高钛合金的强度，使其满足航空构件的的要求。

实验结果表明，本发明提供的高强钛合金屈服强度提高幅度高达50.0％，抗拉强度提高幅度高达50.1％，强度得到大幅度提升；且延伸率保持相当水平；屈服及抗拉强度均得到提升，且塑性下降幅度较小，强韧性得到提升。

附图说明

图1为实施例1制得的钛合金的金相光学显微图；

图2为实施例2制得的钛合金的金相光学显微图；