一种β钛合金材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101935776A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101935776A(43)申请公布日2011.01.05(21)申请号201010252053.4(22)申请日2010.09.30(71)申请人洛阳双瑞精铸钛业有限公司地址471039河南省洛阳市高新技术开发区凌波路(72)发明人陈志强罗皓周洪强姜建伟(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所41112代理人王自刚(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/18(2006.01)B21J5/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种β钛合金材料及其制备方法(57)摘要本发明介绍了一种β钛合金材料，质量百分比组成为Ti：83.0～88.0％、Cr：8.0～13.0％、Fe：0.5～1.5％、Al：2.0～4.0％，以及其他微量的杂质。制备方法将原料按β钛合金材料要求的质量百分比配制经均匀混合后在真空感应炉真空度0-5Pa、熔炼功率200KW下熔炼，炼后铸锭经线切割去除缩孔部分，然后在β相变温度以上1000℃以下进行锻造。本发明的钛合金具有很低的成本、较高的强度、延伸率、冲击韧性；进行固溶处理后，全部为亚稳定的β相组织，合金具有优异的冷热加工性能，冷加工率可达87.2％。CN1093576ACN101935776A权利要求书1/1页1.一种β钛合金材料，其特征是：钛合金材料的质量百分比组成为Ti：83.0～88.0％、Cr：8.0～13.0％、Fe：0.5～1.5％、Al：2.0～4.0％，以及其他微量的杂质。2.根据权利要求1所述β钛合金材料，其特征是：所述的钛合金材料质量百分比组成为：Ti：86.0～87.5％、Cr：8.0～10.0％、Fe：1.0～1.5％、Al：3.0％。3.一种权利要求1所述β钛合金材料制备方法，其特征是：将原料按β钛合金材料要求的质量百分比配制经均匀混合后在真空感应炉真空度0-5Pa、熔炼功率200KW下熔炼，炼后铸锭经线切割去除缩孔部分，然后在β相变温度以上1000℃以下进行锻造。4.根据权利要求3所述制备方法，其特征是：所述的锻造方法具体技术方案是：(1)、第一火锻造：在β相变温度以上1000℃以下，将锭坯锻至长度与直径比约为1.5～2，然后经过换向三镦三拔，每一镦粗和拔长的锻造比为1.5～2；(2)、第二火锻造：在β相变温度以上1000℃以下，将锻坯经换向三镦三拔，每一镦粗和拔长的锻造比为1.5～2，然后继续将锭坯锻至目标尺寸；(3)、锻造完成后在β相变温度以上50℃进行固溶处理，固溶处理的时间根据以下公式确定：t＝(2～3)D+(5～8)min式中D代表有效厚度，单位为毫米；t的单位是分钟；(4)固溶后迅速室温下水淬，得到所需材料。2CN101935776A说明书1/6页一种β钛合金材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种钛合金材料技术，特别是一种β钛合金材料及其制备方法。背景技术[0002]钛合金体系中，β钛合金具有最高的比强度和良好的冷加工性能。β钛合金最早以航空军工应用为目的，而目前工业β钛合金越来越广泛应用于民用领域，如化工、医疗、体育器材等。在已有的β钛合金中都需要大量添加昂贵的β稳定元素如V、Mo、Nb、Ta等，例如，Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-15V-3Al-3Cr-3Sn、Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Sn、Ti-13V-11Cr-3Al、Ti-15Mo-5Zr-3Al、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr等。[0003]例如：Ti1023(Ti-10V-2Fe-3Al)合金，是美国Timet公司于1971年研制成功的，是迄今为止应用最为广泛的一种高强韧近β钛合金，国内牌号TB6，见国标GB/T1/23620.1-2007。合金经热处理后其抗拉强度为965～1310MPa，KIC为99～33MPa·m。该材料虽然属于高强度β钛合金，但该材料V元素价格昂贵，且含量很高，使该合金的成本非常高，大大限制了β钛合金的应用，现主要应用于航空航天领域，如已应用于波音777客机起落架主梁，欧洲空客公司制造的载客量达500人以上的世界最大的客机A380的主起落架支柱。[0004]β钛合金合金的成本非常高，大大限制了β钛合金的应用。Timetal62S(Ti-6Al-2Fe-0.1Si)是针对Ti-6Al-4V而设计的低成本合金，用Fe完全取代了V，性能却优于Ti-6Al-4V，合金中加入了少量的Si提高抗氧化和抗蠕变性能，其退火状态下的屈服强度达896～965MPa。该材料属于α+β低成本钛合金，但该材料冷加工变形率差，不适合于冷加工成型。[0005]为了利用β钛合金优异