[发明专利]一种Ti-Al-V-Fe-Zr-Si合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Ti‑Al‑V‑Fe‑Zr‑Si合金及其制备方法，属于合金材料的制备方法技术领域。所述合金中组成元素及其质量分数为：Al 0.5％～2.1％；V 7.1％～10.0％；Fe 4.1％～6.0％；Zr 0.3％～1％；Si 0.01％～0.25％；O<0.2％；N<0.05％；H<0.01；C<0.04％；Ti余量；通过电极块预成型与真空自耗电极电弧熔炼技术相结合制备得到所述合金。所述合金为近β型钛合金，其熔炼后未经系统化锻造，热处理，变形加工就可以具有很高的抗拉强度、屈服强度和适中的延伸率；所述制备方法简单易行，周期短，实用性强，有利于工业化。

技术领域

本发明涉及一种Ti-Al-V-Fe-Zr-Si合金及其制备方法，属于合金材料的制备方法技术领域。

背景技术

钛及钛合金是一种难熔的轻质金属，纯钛的熔点为1675℃，密度为4.50g/cm³，具有强度高、耐腐蚀、耐高温、耐低温以及线胀系数小等许多优点，被人们称为“现代金属”。此外，钛合金与其它有色金属如铝、铜和镍等比较，还有许多独有的特点。首先，钛作为过渡族元素(ⅣB)，有未填满的d电子层，能同原子直径差位于±20％以内的置换式元素形成高浓度的固溶体；其次，钛可以与添加的合金元素形成金属键、共价键和离子键固溶体和化合物，并以此来稳定α或β相，从而控制α和β相的组成比例与材料性能。而且，钛合金也能依据α→β的相转变温度，通过热处理的方式在一定范围内调控初生α、次生α’和β相的组成比例，进而改变合金的强度和塑性，满足工程上不同性能的需求

因此，钛及其合金用途极其广泛，不仅在航空、航天、舰船、石油、化工、海洋工程、建筑装饰等领域被用作结构材料、耐热材料、耐蚀材料，而且在形状记忆材料、超导材料以及吸气储氢材料等许多领域中也引起人们越来越多的关注。

如今，钛及钛合金相关材料的研发及应用水平俨然已成为一个国家新材料研发水平的重要体现。随着航空、航天、机械等领域的迅猛发展，这些行业对钛及其合金材料的要求也更为苛刻。近些年研究表明，β型钛合金在固溶处理状态具有中等强度和高的塑性，冷成型性好，时效后室温强度高、断裂韧性好、淬透性好，可满足航空大型锻件的使用。

目前广泛应用的超强β型钛合金主要有Ti-15Mo、Ti-20Mo、Ti-6Al-3Mo、Ti-15Mo-2.7Nb-3A1-0.2Si(β-21S)、TB6以及TB8等，合金中含有大量昂贵的高熔点β同晶元素Mo、Cr和Nb，其锻造态目前只可达到如下指标：抗拉强度≥1100MPa，屈服强度≥1050MPa，延伸率≥8％。尽管所述β型钛合金性能优异，但是贵重元素的使用也大幅提高了制备和使用成本，限制了超强β型钛合金的大规模应用。

如何改善添加的合金元素，既能降低制备和使用成本，又能进一步提高钛合金的综合力学性能，使其满足更高的航空等领域的应用需求是目前各国学者所关心的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种Ti-Al-V-Fe-Zr-Si合金；本发明的目的之二在于提供一种Ti-Al-V-Fe-Zr-Si合金的制备方法，所述方法通过电极块预成型与真空自耗电极电弧熔炼技术相结合实现。

本发明的目的由以下技术方案实现。

一种Ti-Al-V-Fe-Zr-Si合金，以所述合金的总体质量为100％计，其组成元素及其质量分数如下：

一种本发明所述Ti-Al-V-Fe-Zr-Si合金的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)将原料放入冷压装置，在大于等于1000t/m²的压力下挤压制得棒状自耗电极块。

优选原料为：0级海绵钛、Ti-32Fe中间合金、铝豆、V-18Fe中间合金和Zr屑；