[发明专利]一种新型钛合金及其制备方法

说明书

本发明公开一种新型钛合金及其制备方法，属于钛合金冶炼技术领域。本发明所述方法通过在Ti‑0.3Mo‑0.8Ni(TA10)钛合金中加入Al和Zr元素，按比例称取原料，将原料混合后通过压块机压制成块体，并将每个块体焊接在一起组成自耗电极，最后经过三次真空自耗电弧熔炼成一种新型钛合金，将钛合金铸锭通过机加工切削得到圆柱体试样，并对试样进行等温恒应变速率压缩实验得到其应力应变曲线。本发明通过在TA10钛合金中加入Al和Zr元素，提高了钛合金的强度和热加工性能，使Ti‑0.3Mo‑0.8Ni‑0.5Al‑0.5Zr合金具有良好的成形性，对制造表面质量好、性能优异的板材具有重要的意义，并扩大了钛合金板材的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种新型钛合金及其制备方法，属于钛合金冶炼技术领域。

背景技术

钛及钛合金因其比强度高、耐高温、焊接性能好、抗腐蚀性好等优异的综合性能被广泛应用于航空航天、化工装备、国防装备等领域；Ti-0.3Mo-0.8Ni(TA10)钛合金含有的Mo和Ni元素可形成较低的阴极超电压，并提高其热力学稳定性和平衡电位，从而使其具有较好的耐腐蚀性能；并且合金中Mo和Ni元素的价格相对低廉，所以该合金可以替代耐蚀性较好；Ti-0.3Mo-0.8Ni(TA10)钛合金是一种近α型钛合金，相对于α+β型和β型钛合金，其比强度、成形性能和热加工性能较差。

钛合金板材被广泛应用于航空、航天和化工等领域，在制造业中有着广泛的应用。目前，钛合金热轧板材存在开裂、表面质量差和应力集中等问题。因此，提高TA10钛合金的成形性和热加工性能对制造表面质量好、性能优异的板材具有重要的意义，并扩大了耐蚀钛合金板材的应用范围。

发明内容

为了提高现有TA10钛合金板材的热加工性能，本发明的目的在于提供一种新型钛合金，在TA10钛合金的基础上加入Al和Zr元素，各元素及其质量百分比为：Mo 0.2%-0.4%、Ni 0.7%-0.9%、Al 0.4%-0.8%、Zr 0.4%-0.7%，余量为Ti和杂质，其中杂质的范围为Fe≤0.3%、C≤0.08%、N≤0.03%、H≤0.015%、O≤0.25%。

本发明的另一目的在于提供所述新型钛合金的制备方法，经过三次真空自耗电弧熔炼(VAR)成一种新型钛合金，具有较好的成形性能和热加工性能，从而为生产出表面质量好、耐蚀性能优异的钛合金板材提供了材料，扩大了其在航空航天、化工等领域的应用范围，具体包括以下步骤：

（1）采用0级海绵钛、Ti-15Mo中间合金、纯镍屑、工业纯铝豆和海绵锆作为原料，按化学配比称取各原料。

（2）将原料混合后，通过压块机压制成块体，并将每个块体焊接在一起，组成自耗电极。

（3）将自耗电极通过真空自耗电弧炉熔炼一次，得到第一次熔炼的铸锭。

（4）将第一次熔炼的铸锭作为自耗电极，通过真空自耗电弧炉熔炼二次，得到第二次熔炼的铸锭。

（5）将第二次熔炼的铸锭作为自耗电极，通过真空自耗电弧炉熔炼三次，得到成品的钛合金铸锭。

优选的，本发明步骤（2）中自耗电极的尺寸为115mm×105mm×1750mm。

优选的，本发明步骤（3）中熔炼温度为1850℃-1900℃。

优选的，本发明步骤（4）中熔炼温度为1800℃-1850℃。

优选的，本发明步骤（5）中熔炼温度为1750℃-1800℃。

本发明的有益效果：