[发明专利]一种高强高韧的钒合金及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有高强度高韧性的钒合金，该钒合金的各组分的重量百分比为：Cr(铬)3.2～6.0wt％，Ti(钛)3.2～6.0wt％，Y(钇)和Zr(锆)总量0.1～4.0wt％，具体是以V‑Cr‑Ti三元合金系为基础，添加Y元素和Zr元素后，经过熔炼→均匀化处理→包套→热变形→退火→冷变形→再结晶退火等步骤合成得到的V‑Cr‑Ti‑(Y+Zr)合金，该钒合金兼顾室温和高温的强度和韧性，可作为潜在的聚变堆、裂变堆用结构材料；而该制备方法则可用于大规模生产该钒合金。

主权项

1.一种高强高韧的钒合金，其特征在于，由重量百分比为以下数值的组份组成：Cr 3.2～6.0wt％，Ti 3.2～6.0wt％，Y 0～1.0wt％，Zr 0.1～3.0wt％，余量为V；其制备方法包括以下步骤：1)配料：以纯钒枝晶、纯钛颗粒、纯铬颗粒、纯锆颗粒和钛钇中间合金为原料，经表面预处理后，按以下重量百分比备料：Cr 3.2～6.0wt％，Ti 3.2～6.0wt％，Y 0～1.0wt％，Zr 0.1～3.0wt％，余量为V；2)熔炼：将上述准备好的原料放入感应磁悬浮熔炼炉中进行熔化、搅拌、浇注和冷却，制备成V‑Cr‑Ti‑(Y+Zr)合金铸锭；合金的熔化、搅拌、浇注和冷却均是在纯度高于99.99％的氩气保护气氛下进行的；3)均匀化处理：将合金铸锭重融4次，然后在真空度至少为1×10‑3Pa的条件下均匀化退火，退火处理温度为750～850℃，时间为18～36小时；4)包套：制备封装铸锭用的不锈钢包套，并将步骤3)中退火后的合金铸锭装入该包套中，然后抽真空至2×10‑2Pa，并在30min之内加热至850℃以上，再保温60min～90min；保温结束后，将包套封口焊接，得到封装后的合金；5)热变形：将封装后的合金在30min之内加热至1100～1200℃，然后放入模具中进行多变形处理，每次变形量不超过12％，且每次变形处理的温度都在1100～1200℃，直至变形总量达到60％后，进行空冷；6)退火：去除包套后，将合金于900～1000℃下真空退火处理40min，以消除应力；7)冷变形：在室温空气气氛条件下，将步骤6)中退火后的合金进行多次冷变形，控制每次冷加工变形量不超过8％，直至总变形量达到80％以上；8)再结晶退火：将冷变形后的合金在真空度至少为1×10‑3Pa的真空条件下退火，退火处理温度为900℃，退火时间100min，退火后即得到高强高韧型钒合金材料。