一种低成本钛合金及其制备方法.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CN106319286A(43)申请公布日2017.01.11(21)申请号201610985168.1(22)申请日2016.10.25(71)申请人南京工业大学地址210009江苏省南京市新模范马路5号(72)发明人常辉董月成张尧淡振华郭艳华虞尧成周廉(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人李小静(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种低成本钛合金及其制备方法(57)摘要本申请提供了一种低成本钛合金及其制备方法，所述钛合金以钛为主体元素，以α稳定元素B和β稳定元素Fe为合金元素，所述钛合金的各成分含量为：Fe：0.5-5wt.％，B：0.05-0.2wt.％，余量为钛和不可避免的杂质。制备方法为：按设计的合金成分比例将原材料加入到通入氩气的冷坩埚悬浮熔炼炉中，反复熔炼后得到铸锭，铸锭在相变点以上开坯锻造，对锻造合金取样进行热处理，最后进行结构及性能表征。本申请所提供的钛合金，合金成分均匀，组织细小，抗拉强度达到750MPa～850MPa，延伸率10-15％，合金具有低成本的优势，在某些领域可以替代部分价格较昂贵的钛合金。CN106319286ACN106319286A权利要求书1/1页1.一种低成本钛合金，其特征在于，所述钛合金以钛为主体元素，以α稳定元素B和β稳定元素Fe为合金元素，所述钛合金的各成分含量为：Fe：0.5-5wt.％，B：0.05-0.2wt.％，余量为钛和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的低成本钛合金，其特征在于，所述钛合金的各成分含量为：Fe：2-5wt.％，B：0.1-0.2wt.％，余量为钛和不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述的低成本钛合金，其特征在于，所述钛合金的各成分含量为：Fe：3-4wt.％，B：0.1-0.15wt.％，余量为钛和不可避免的杂质。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的低成本钛合金，其特征在于，所述钛合金中的钛由海绵钛提供，硼由Fe-B中间合金提供，铁由Fe-B中间合金和工业纯铁提供。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的低成本钛合金，其特征在于，所述低成本钛合金中不可避免的杂质包括O≤0.07wt.％，C≤0.03wt.％，N≤0.01wt.％，Si≤0.02wt.％，H≤0.004wt.％，其它杂质元素含量均≤0.01wt.％。6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的低成本钛合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)按所述钛合金各成分含量计算出所需海绵钛、Fe-B中间合金和工业纯铁的量，并按照计算结果进行称量；(2)将称量后的海绵钛、Fe-B中间合金和工业纯铁放入冷坩埚悬浮熔炼炉的水冷铜坩埚中进行熔炼，得到铸锭；(3)将步骤(2)所得的铸锭在相变点以上50-150℃开坯锻造成后制成棒材；(4)对步骤(3)所得的棒材取样后进行热处理后进行结构和性能的表征。7.根据权利要求6所述的低成本钛合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：将称量后的海绵钛、Fe-B中间合金和工业纯铁放入冷坩埚悬浮熔炼炉的水冷铜坩埚中，对所述冷坩埚悬浮熔炼炉的炉体抽真空后通入高纯氩气，在高温下进行首次熔炼；等待铸锭充分冷却后，把铸锭上下倒置放入水冷铜坩埚中进行再次熔炼，如此反复3-4次后为止。8.根据权利要求7所述的低成本钛合金的制备方法，其特征在于，所述在高温下进行首次熔炼，是指在1500-1800℃时进行10-20min的首次熔炼，再次熔炼的温度和时间与首次熔炼相同；优选在1600℃下进行15min的首次熔炼。9.根据权利要求6或7所述的低成本钛合金的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，对炉体抽真空后通入高纯氩气，所述高纯氩气是指纯度为99.999％的氩气，通入量为0.5-0.7×105Pa。10.根据权利要求6或7或8所述的低成本钛合金的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的热处理，是指将棒材加热至800-850℃保温0.5-2h后空冷，再进行400-600℃保温0.5-2h后空冷；优选将棒材加热至810-840℃保温1-1.5h后空冷，再进行500℃保温1h后空冷。2CN106319286A说明书1/5页一种低成本钛合金及其制备方法技术领域[0001]本申请涉及一种低成本钛合金及其制备方法，属于钛合金材料技术领域。背景技术[0002]钛及钛合金因具有低密度、高比强度、耐高温、耐腐蚀、无磁、生物兼容等优异性能，在航空、航天、舰船等领域得到大量的应用，然而钛的高成本限制了钛及钛合金的应用范围，尤其在民用领域。目前工业钛合金中合金化元素