[发明专利]一种低成本小线径钛合金弹簧及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及钛合金领域，尤其涉及一种低成本小线径钛合金弹簧及其制备方法与应用。所述低成本小线径钛合金弹簧由α～β型钛合金制得；所述α～β型钛合金中含有Al 3～7％，V 1～6％，Fe≤2.5％，C≤0.2％，N≤0.1％，H≤0.02％，O≤0.4％，余量为Ti及不可避免的杂质。本发明经过大量的试验研究、发现，通过控制制备钛合金弹簧的工艺参数可有效避免细丝状态下的钛合金弹簧较难进行扒皮和抛光处理的情况，同时还能有效避免弹簧成型后热处理时钛合金弹簧易变形的情况，进而保障了钛合金弹簧的各方面优异性能。本发明所述的低成本小线径钛合金弹簧可广泛应用于航空等领域。

技术领域

本发明涉及钛合金领域，尤其涉及一种低成本小线径钛合金弹簧及其制备方法与应用。

背景技术

目前，弹簧的主要材料为弹簧钢材质；然而传统弹簧钢材质弹簧耐腐蚀性差，不能在较高温度、高盐碱条件等极端环境下长久耐腐蚀。

钛合金是一种重要的结构金属，其具有比强度高，耐腐蚀性好、耐热性好等优点；现阶段如何发挥钛合金的性能优势、以及如何制备钛合金弹簧是本领域亟需解决的技术难题。目前，钛合金弹簧在航空领域得到成功的应用；典型的应用是飞机起落架上/下牵引装置、舱门平衡装置、飞行控制弹簧、飞机操纵杆弹簧、踏板复位弹簧等。

现有技术通常采用β型钛合金作为钛合金弹簧的原材料，β型钛合金除具备上述所有钛合金的优点外，其较高的抗拉强度也使其在钛合金弹簧领域具有不可替代的优势；但是，由于β型钛合金强度较大，使其在细丝状态下较难进行扒皮和抛光处理，另外由于材料较细，热处理时也极易产生变形；同时，由于β型钛合金里面有一定比例的Cr、V、Mo、Zr等较昂贵的元素加入，使其原材料的成本大幅度增加。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种低成本小线径钛合金弹簧；所述的低成本小线径钛合金弹簧具有轻质、细丝、高性能等优点；其采用α～β型钛合金，在细丝状态下容易进行扒皮和抛光处理；另外，由于固溶是在生产坯料过程中进行的，因此弹簧不易产生变形。

具体而言，所述低成本小线径钛合金弹簧由α～β型钛合金制得；所述α～β型钛合金中含有Al 3～7％，V 1～6％，Fe≤2.5％，C≤0.2％，N≤0.1％，H≤0.02％，O≤0.4％，余量为Ti及不可避免的杂质。

本发明所述的钛合金弹簧中不包含Cr、Mo、Zr等较昂贵的元素，仅通过Al、V、Fe、C、N、H、O、Ti之间的协同增效，即大幅度降低了其生产成本，又进一步实现了其高强度、高耐腐蚀性、高耐热性等性能优势。

为了进一步降低钛合金弹簧的成本、提高其各方面性能，本发明对钛合金弹簧的成分进一步优化，具体如下：

作为优选，所述α～β型钛合金中含有Al 5.5～6.8％，V 3.5～4.5％，Fe≤0.3％，C≤0.1％，N≤0.05％，H≤0.015％，O≤0.2％，余量为Ti及不可避免的杂质。

作为优选，所述α～β型钛合金中含有Al 3.5～4.5％，V 2.0～3.0％，Fe 1.2～1.8％，C≤0.08％，N≤0.03％，H≤0.015％，O 0.2～0.3％，余量为Ti及不可避免的杂质。

本发明同时提供上述低成本小线径钛合金弹簧的制备方法；本发明经过大量的试验研究、发现，通过控制制备钛合金弹簧的工艺参数可有效避免细丝状态下的钛合金弹簧较难进行扒皮和抛光处理的情况，同时还能有效避免弹簧热处理时易变形的情况，进而保障了钛合金弹簧的各方面优异性能。

具体而言，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)取含各元素的原料进行锻造轧制后，进行退火处理，得热轧合金坯；

(2)将所述热轧合金坯进行固溶处理，得固溶态坯；