β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*CN101886188A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101886188101886188A(43)申请公布日2010.11.17(21)申请号201010141057.5(22)申请日2010.04.08(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人马云庆刘旭亮杨水源张欣桥施展黄艺雄张锦彬王翠萍刘兴军(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所35200代理人马应森(51)Int.Cl.C22C14/00(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β钛合金及其制备方法(57)摘要β钛合金及其制备方法，涉及一种钛合金。提供一种低成本、高强度的β钛合金及其制备方法。β钛合金的组成及其按质量百分比的含量为铁0.5％～2.5％、铝1.5％～3.5％、铬2％～4％、铌6％～11％，余量为钛。将海绵态的钛熔炼，再将熔炼后的钛与铁、铝、铬、铌进行熔炼，得β钛合金锭材；再均匀化热处理后随炉冷却，热轧成片状合金材料，切成试样，固溶处理后冰水淬火，再进行时效处理，即得β钛合金。强度高，经过拉伸实验，结果表明该β钛合金固溶态的室温拉伸强度为850MPa以上，延伸率15％以上；时效态的室温拉伸强度为1300MPa以上，延伸率4％以上，其强度能够达到1300MPa以上，同时保持一定的塑性。CN1086ACN101886188ACCNN110188618801886189A权利要求书1/1页1.β钛合金，其特征在于其组成及其按质量百分比的含量为铁0.5％～2.5％、铝1.5％～3.5％、铬2％～4％、铌6％～11％，余量为钛。2.如权利要求1所述的β钛合金的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将海绵态的钛放入电弧炉，抽真空后充入氩气进行熔炼，再将熔炼后的钛与铁、铝、铬、铌进行熔炼，得β钛合金锭材；2)将β钛合金锭材进行均匀化热处理后，随炉冷却；3)将经过热处理的β钛合金锭材热轧成片状合金材料；4)将得到的片状合金材料切成试样，固溶处理后冰水淬火，然后进行时效处理，即得β钛合金。3.如权利要求2所述的β钛合金的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述再将熔炼后的钛与铁、铝、铬、铌进行熔炼，是将熔炼后的钛与铁、铝、铬、铌各原料放入非自耗真空电弧炉内，多次翻转熔炼并配合磁搅拌。4.如权利要求2所述的β钛合金的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述抽真空的真空度至少6×10-3Pa，充入氩气至0.5～0.7×105Pa。5.如权利要求3所述的β钛合金的制备方法，其特征在于所述翻转熔炼至少翻转4次。6.如权利要求2所述的β钛合金的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述均匀化热处理的温度为900～1000℃，均匀化热处理的时间至少12h。7.如权利要求2所述的β钛合金的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述均匀化热处理的真空度为2×10-3～5×10-3Pa。8.如权利要求2所述的β钛合金的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述热轧的温度为700～800℃；所述片状合金材料的厚度为1～2mm。9.如权利要求2所述的β钛合金的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述将得到的片状合金材料切成试样采用线切割方法切成试样；所述固溶处理的温度为900～1000℃，固溶处理的时间为0.5～1.5h。10.如权利要求2所述的β钛合金的制备方法，其特征在于在步骤4)中，所述时效处理的温度为400～500℃，时效处理的时间为0.5～3h。2CCNN110188618801886189A说明书1/4页β钛合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种钛合金，尤其是涉及一种低成本高强度的β钛合金及其制备方法。背景技术[0002]钛合金以其比强度高、耐腐蚀能力强以及耐热耐冷性能好等特点被人们誉为“魔力”金属或“神奇”金属，先后在航空航天、海洋发电以及化工冶金等方面得到应用，也因其价格较贵而无法广泛应用于人们的日常生活。但是其潜在的前景是无法估量的，如海洋潜水员以及攀岩爱好者，轻质高强而又耐腐蚀的用具是他们的首选，在体育领域轻质高强的钛合金也可以用作橄榄球运动员头盔面部防护材料以及自行车用料等。但是必须要解决的是降低钛合金的成本，才能让钛合金走进人们的生活。[0003]目前，在已有的专利文献中，有许多是对于高强度钛合金的研究。但是也存在着一些不尽如人意的地方，如添加氮、氧来提高钛合金的强度，但是氮和氧也极易引起脆性，而且这些元素的添加量很不容易控制；再如添加硼来提高强度，但硼在钛中的溶解度只有0.2at.％左右，极易析出TiB而引起脆性；同样对于一些添加高铝含量的钛合金也因析出Ti3Al而塑性恶化；或者含有大量V元素等而使成本提高。[0004]中