一种高温高强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(10)申请公布号CN104611610A(43)申请公布日(43)申请公布日2015.05.13(21)申请号201310541620.1(22)申请日2013.11.05(71)申请人北京有色金属研究总院地址100088北京市西城区新街口外大街2号(72)发明人宋晓云惠松骁叶文君于洋刘睿李成林付艳艳张文婧(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人朱琨(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4页(54)发明名称一种高温高强钛合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了属于钛合金材料技术领域的一种高温高强钛合金及其制备方法，按重量百分比计算，该合金含有Al：6.0～7.0%，Sn：2～4%，Zr：3.5～3.8%，Hf：0.2～0.5%，且Zr和Hf之和为4%，Ta为0.3～0.8%且Nb和Ta之和为1.5～3%，W：0.5～1.5%，Si：0.2～0.5%，余量为Ti。本发明采用真空自耗电弧炉熔炼、开坯、中间锻造、轧制、退火或固溶时效处理后，获得650℃下的抗拉强度不低于720MPa，700℃下的抗拉强度不低于580MPa；700℃/350MPa下持久断裂时间不低于30min的钛合金；满足短时高温高强条件下对钛合金的应用需求。CN104611610ACN104611610A权利要求书1/1页1.一种高温高强钛合金，其特征在于：该高温高强钛合金的组成及其各组分含量的重量百分比为Al：6.0～7.0%，Sn：2～4%，Zr：3.5～3.8%，Hf：0.2～0.5%，且Zr和Hf之和为4%，Ta为0.3～0.8%且Nb和Ta之和为1.5～3%，W：0.5～1.5%，Si：0.2～0.5%，余量为Ti。2.权利要求1中所述的高温高强钛合金的制备方法，其特征在于，具体方法包括下列步骤：（1）按照以下重量百分比进行配料：Al：6.0～7.0%，Sn：2～4%，Zr：3.5～3.8%，Hf：0.2～0.5%，且Zr和Hf之和为4%，Nb和Ta之和为1.5～3%且Ta为0.3～0.8%，W：0.5～1.5%，Si：0.2～0.5%，余量为Ti；将称取的原料压制成自耗电极，在真空自耗电弧炉内熔炼成钛合金铸锭；（2）将上述钛合金铸锭在1100～1150℃开坯，经中间锻造、轧制、退火或固溶时效处理后得到高温高强钛合金。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述原料为海绵Ti、火器级海绵Zr、海绵Hf、Al豆、Ti-80Sn中间合金、Al-75Nb中间合金、Al-40Ta中间合金、Ti-30W中间合金和Ti-50Si中间合金。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述熔炼经3火次完成。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述中间锻造的温度控制在1030℃～1090℃之间；中间锻造经2-3火次完成；每火次变形量不低于50%。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述轧制的温度为950～1030℃，加热火次为2～3次。2CN104611610A说明书1/4页一种高温高强钛合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及钛合金材料领域，具体涉及一种高温高强Ti-Al-Sn-Zr(Hf)-Nb(Ta)-W-Si合金及其制备方法。背景技术[0002]高温钛合金具有比重小、比强度高、耐腐蚀性能好等优点，在航空航天等领域广泛应用。现有高温钛合金的研究主要是以航空为需求而开展的，主要性能指标是为了满足航空发动机的长时高温工作环境（不超过600℃），需要合金具有良好的高温强度、高温长时低应力持久蠕变性能和较好的热稳定性能及疲劳性能，以棒材和锻件为主。随着航天工业的发展，针对高速飞行器等的短时高温高强需求，需要提高合金的高温强度，且在大载荷下具有较好的短时持久蠕变性能，同时特别注重合金的超塑成型性能，以板材为主。现有典型的高温钛合金有美国的Ti-1100、英国的IMI834、俄罗斯的BT36和中国的Ti60等，使用温度不超过600℃，无法满足航天领域对高温钛合金的短时高强要求。发明内容[0003]本发明的目的在于提出一种可在700℃及以下短时应用的高温高强Ti-Al-Sn-Zr(Hf)-Nb(Ta)-W-Si合金及其制备方法。[0004]一种高温高强钛合金，其特征在于：该高温高强钛合金的组成及其各组分含量的重量百分比为Al：6.0～7.0%，Sn：2～4%，Zr：3.5～3.8%，Hf：0.2～0.5%，且Zr和Hf之和为4%，Ta为0.3～0.8%且Nb和Ta之和为1.5～3%，W：0.5～