高性能锆钛二元合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110714138A(43)申请公布日2020.01.21(21)申请号201911065834.X(22)申请日2019.11.04(71)申请人河北科技师范学院地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段360号(72)发明人周云凯(74)专利代理机构秦皇岛市维信专利事务所(普通合伙)13102代理人鄂长林张前(51)Int.Cl.C22C16/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称高性能锆钛二元合金及其制备方法(57)摘要本发明公开一种高性能锆钛二元合金及其制备方法。一种锆钛二元合金由以下成分组成及原子百分比为：锆55-65％，钛45-35％。其制备方法是：其将原材料按原子百分比混合均匀后放置在非自耗熔炼炉中熔炼，熔炼炉充入氩气作为保护气氛。将反复熔炼的铸锭进行高温均匀化处理，随后在箱式电阻炉中加热后对其进行多道次轧制变形，直至合金锭变形量达到70％。在进行完最后一道次轧制变形后，将所得的合金板材放置于大气中冷却至室温。将冷却至室温的合金板材表面进行扒皮、酸洗，表面打磨后得到最终的锆钛二元合金。本发明的抗拉强度达到1052以上，延伸率可达到7％以上，与现有技术相比有较好的综合力学性能，同时具有低密度和良好的耐腐蚀性能等优点。CN110714138ACN110714138A权利要求书1/1页1.一种锆钛二元合金，其特征在于：所述锆钛二元合金由以下成分组成及原子百分比为：锆55-65％，钛45-35％，所述锆钛二元合金抗拉强度可达到1052～1234MPa，延伸率可达到7％以上，相比于9Cr18钢和TC4钛合金具有较好的综合力学性能，同时具有低密度和良好的耐腐蚀性能。2.一种根据权利要求所述的锆钛二元合金的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：(1)将预处理后的原材料按照原子百分比为：锆55-65％、钛45-35％，混合均匀后置于非自耗熔炼炉内，在氩气气氛保护下，反复反转熔炼5次，每次时间5-10分钟，以保证熔炼均匀；(2)将铸锭放置于管式电阻炉中，充入氩气作为保护氛围，加热至900-1100℃，保温4-5小时，完成后随管式电阻炉冷却，作为合金锭的均匀化退火；(3)经过均匀化处理的合金锭，放入箱式电阻炉中，将电阻炉加热至700-900℃，使合金锭在该温度下保温30-50分钟，随后将合金锭快速转移到双辊轧机中进行多道次轧制变形；第一次轧制变形完成后，将合金锭放入箱式电阻炉中保温3-5分钟，随后快速进行第二次轧制变形，以此往复循环，直至使合金锭压下变形量达到70％；在最后一道次变形后，将合金板材放置于大气中自然冷却至室温；将冷却至室温的合金板材表面进行扒皮、酸洗，表面打磨干净后得到锆钛二元合金。3.根据权利要求2所述的锆钛二元合金的制备方法，其特征在于：所述原材料锆、钛经超声波清洗，熔炼及退火处理过程中充入氩气作为保护氛围。2CN110714138A说明书1/3页高性能锆钛二元合金及其制备方法技术领域[0001]本发明公开了一种高性能的新型锆钛合金及其制备方法，属于新材料制备领域。背景技术[0002]在航空航天等领域中，用于空间活动构建的材料中，合金钢使用最为广泛。主要使用的合金钢种类为不锈钢、GCr15、20CrMnTi等。尽管合金钢材用于实际应用的时间长，材料体系也比较成熟，但是其热膨胀系数较大、尺寸稳定性差、耐低温性能不佳、密度偏大、比强度偏低，并且由于空间中原子氧、辐照等因素，使用寿命一般低于预期。从而导致空间活动构件提前失效，引起空间飞行器产生机械故障，影响空间飞行器的服役寿命。目前，使用的主要替代材料为合金牌号为TC4的钛合金。但是TC4钛合金基体硬度偏低(HRC30)，强度偏低(900MPa)，耐磨性、尺寸稳定性也不尽如人意。因此，迫切需要研究新的合金体系，作为合金钢的替代材料，从而促进航空航天材料领域的发展。发明内容[0003]为了克服航空航天等领域中用于空间活动构建材料存在的上述不足，本发明提供一种新型高性能锆钛二元合金及其制备方法。该发明以锆基合金体系作为研究对象(基础材料)，通过添加元素钛，以及使用一套工艺方法，制备出具有新型高性能的锆钛二元合金。[0004]本发明所采用的技术方案如下：[0005]一种锆钛二元合金由以下成分组成及原子百分比为：锆55-65％，钛45-35％；所述锆钛二元合金抗拉强度可达到1052～1234MPa，延伸率可达到7％以上，相比于9Cr18钢和TC4钛合金具有较好的综合力学性能，同时具有低密度和良好的耐腐蚀性能。[0006]一种制备锆钛二元合金的方法，包括如下步骤：[0007](1)原材料的准备：将