[发明专利]一种钛合金及其制备方法

说明书

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种钛合金及其制备方法。本发明提供了一种钛合金，包括以下质量百分含量的元素组分：Al3.5～5％、Mn0.8～2％、Zr5～50％和余量的Ti。本发明通过合金化处理，选取中性元素Zr与Ti形成无限固溶体，由于Zr元素的添加引起晶格畸变，会导致这些缺陷在形核过程中，形核点增加，起到晶粒细化的作用，进而实现细晶强化；少量的Zr(5％以内)对钛合金的β转变温度影响比较小，但是大量的Zr会降低合金的两相区温度；Mn使合金形成β能力增强，相应地使α+β转变温度稍许下降，进而起到固溶强化的作用。本发明提供的钛合金强度和塑性综合力学性能优异。

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种钛合金及其制备方法。

背景技术

钛及钛合金广泛应用于航天航空、海洋大气、化学工业以及生物医疗等领域。现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，传统的钛合金强度、抗腐蚀方面已经很难达到当下工程应用标准，而高强度耐蚀合金是目前研究开发和应用的重点方向之一。

钛合金以其低密度、较高的比强度、优异的耐腐蚀性、良好的生物相容性、抗疲劳和抗裂纹扩展性能以及稳定的组织，作为一种综合性能的优良的航空航天材料，探寻和开发在常规环境下服役的高强钛合金材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金及其制备方法，本发明提供的钛合金强度和塑性综合力学性能优异。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种钛合金，包括以下质量百分含量的元素组分：Al3.5～5％、Mn0.8～2％、Zr5～50％和余量的Ti。

优选地，包括以下质量百分含量的元素组分：Al4～5％、Mn1～2％、Zr10～30％和余量的Ti。

优选地，所述钛合金的组织包括α相和α′马氏体相。

本发明还提供了上述技术方案所述钛合金的制备方法，包括以下步骤：

按照上述技术方案所述钛合金的元素组成，将金属单质混合后，依次进行熔炼和浇铸，得到铸态合金坯；

将所述铸态合金坯进行保温后变形，得到致密化合金坯；

将所述致密化合金坯进行固溶处理，得到所述钛合金。

优选地，所述熔炼为真空电弧熔炼；

所述熔炼的温度为1900～3000℃；次数为6次以上。

优选地，所述保温的温度为825～875℃，时间为0.5～1h。

优选地，所述变形为轧制变形；

所述轧制变形的总变形量为60～65％，温度为825～875℃。

优选地，所述轧制变形为多道次轧制；所述多道次轧制的每道次变形量为12～14％；

每道次轧制后，还包括保温3～5min。

优选地，所述固溶处理的温度为825～875℃，保温时间为3～5min，所述固溶处理中冷却的方式为水淬。

本发明还提供了上述技术方案所述的钛合金或上述技术方案所述制备方法得到的钛合金在航空航天材料中的应用。