一种锆钛基合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102260805A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102260805A(43)申请公布日2011.11.30(21)申请号201110159183.8(22)申请日2011.06.15(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人刘日平马明臻梁顺星景然谭春林(74)专利代理机构石家庄一诚知识产权事务所13116代理人崔凤英(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种锆钛基合金及其制备方法(57)摘要一种锆钛基合金，其化学成分（wt％）为：Zr15.5-42.5；Ti50.5-75.5；Al4.5-5.9；V3.0-4.0，其余为不可避免的原材料中所含杂质。其制备方法主要是将上述原料放入自耗电弧炉，熔炼成锆合金铸锭，再经过锻造、精锻、退火，得到本发明锆钛基合金。该合金在保持TC4钛合金的原有各种特性的同时，使屈服强度、抗拉强度和硬度平均提高了16.7%、13.7%和35%，并具有良好的塑性变形能力。不仅提高材料的力学性能，同时弥补了原有钛合金硬度偏低的不足，可以满足航空航天飞行器中关节活动零部件对材料强度和硬度的要求。CN102685ACCNN110226080502260809A权利要求书1/1页1.一种锆钛基合金，其特征在于：其化学成分（wt％）为：Zr15.5-42.5；Ti50.5-75.5；Al4.5-5.9；V3.0-4.0，其余为不可避免的原材料中所含杂质。2.权利要求1所述的一种锆钛基合金的制备方法，其特征在于：（1）铸锭：将上述各种原料放入自耗电弧炉，熔炼温度2000～2700℃，熔炼三次，每次的时间为10～50分钟，得到成分均匀的锆合金铸锭；（2）锻造：在上述合金铸锭表面涂覆高温抗氧化剂，然后在箱式加热炉中加热至1025℃～1105℃，保温1～3小时后进行开坯锻造，经过2次镦拔后，待合金锭冷却，再进行合金锭表面修整，去除表面的抗氧化剂；（3）二次锻造：将上述合金铸锭再重新涂覆上述高温抗氧化剂后，放进箱式加热炉中加热至1025℃～1105℃，保温1～3小时，进行二次锻造，此时反复镦拔三次，待合金锭冷却以后进行表面修整；（4）精锻：加热前在上述合金锭表面再涂覆上述高温抗氧化剂，然后装入箱式加热炉中加热至915℃～965℃，保温1～2小时，然后出炉进行精锻，精锻过程可根据需要多次重复进行，直到锻至需要的尺寸；（5）退火：将上述经过精锻的圆棒进行最终的退火处理，在管式真空炉中用氩气保护加热，在500～520℃的温度条件下保温1～3小时后随炉冷却到100℃以下空冷。2CCNN110226080502260809A说明书1/4页一种锆钛基合金及其制备方法[0001]技术领域本发明涉及一种合金材料及其制备方法。特别涉及一种钛合金及其制备方法。[0002]背景技术钛合金具有密度低、强度高、耐腐蚀性好、热强性高等优良性能，是航空航天飞行器的重要结构材料。随着钛合金制备技术的提高和性能的不断改善，在航空航天工业领域中的应用已经越来越多。在航空工业中，钛合金主要用作飞机的机体或发动机中要求热强性高的部位。在航天工业中钛合金主要用作制造运载火箭的各种压力容器，部分卫星结构零部件。[0003]目前广泛使用TC4钛合金，其强度基本与空间技术常用的30CrMnSi调质合金钢（GB/T3077-1999）的抗拉强度1080MPa相接近，但是其硬度仅有HRC29-32左右，如果将其用到对材料硬度和强度要求较高的某些空间技术关键性活动构件（有相对运动的摩擦副），其硬度指标难于满足要求。[0004]发明内容本发明的目的在于提供一种抗拉强度、硬度及屈服强度较高的锆钛基合金及其制备方法。本发明主要是以TC4钛合金为基础，向TC4钛合金中加入相应含量的锆，采用自耗电弧炉熔炼获得一种Zr元素强化TC4钛合金的高强度合金材料。[0005]本发明的技术方案如下：本发明的锆钛基合金，可以用如下公式表示：ZrTiAlV，其化学成分（wt%）为：Zr15.5-42.5；Ti50.5-75.5；Al4.5-5.9；V3.0-4.0，其余为不可避免的原材料中所含杂质。[0006]上述锆合金的制备方法：1、铸锭：将上述各种原料放入自耗电弧炉，熔炼温度2000～2700℃，熔炼三次，每次的时间为10～50分钟，得到成分均匀的锆合金铸锭。[0007]2、锻造：在上述合金铸锭表面涂覆高温抗氧化剂（商品牌号：KOT-01商品名称：钛合金高温（1000-1200℃）锻造抗氧化保护涂料、生产厂家：上海润尔金属表面材料有限公司、地址：上海曹安路2784