專利名稱：一種含鎢的兩相鈦合金的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鈦合金，特別涉及一種含鎢的兩相鈦合金。

背景技術：
隨著科技的進步和航空制造業(yè)的迅猛發(fā)展，對輕質(zhì)高性能的材料要求越來越高，超高強度鈦合金的需求也越來越大。
所謂超高強度鈦合金是指抗拉強度在1250MPa以上，且保持良好的塑性的鈦合金。目前國內(nèi)外主要的超高強度鈦合金有Ti-10V-2Fe-3Al，Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn，Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si(TB8)，Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al(TB2)，Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al(TB10)等。這些高強度鈦合金的多為亞穩(wěn)定的β鈦合金和近β鈦合金。近β鈦合金和亞穩(wěn)定β鈦合金分別指β穩(wěn)定系數(shù)(kβ值)在1-1.5和1.5-2.5的β鈦合金。kβ值的定義為鈦合金中各β穩(wěn)定元素濃度與各自的臨界濃度的比值之和即kβ＝C1/Ck1+C2/Ck2+C3/Ck3+…+Cn/Ckn(式1)，C1、C2、C3、…、Cn為合金中所含β穩(wěn)定元素的濃度；Ck1、Ck2、Ck3、…、Ckn為各β穩(wěn)定元素的臨界濃度。
β穩(wěn)定元素的主要強化機理是穩(wěn)定β相，起到固溶強化合金的作用，另外在固溶處理后進行時效熱處理過程中的析出相的彌散分布也可以對該類鈦合金起到重要的強化作用。因此在國內(nèi)外超高強鈦合金多為多元β穩(wěn)定元素強化的亞穩(wěn)定β鈦合金和近β鈦合金。
兩相鈦合金的β穩(wěn)定系數(shù)kβ值在0.23-1.0范圍內(nèi)，該類合金在常規(guī)的熱處理后的強度在800-1100MPa之間，是典型的中高強度的鈦合金，常見的合金有Ti-6Al-4V(TC4)，Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si(TC11)，Ti-5Mo-4.5V-3Al(TC16)等。
研制一種高抗拉強度且保持良好的塑性的鈦合金就成為本技術領域急需要解決的難題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供高抗拉強度且保持良好的塑性的含鎢的兩相鈦合金。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案 一種含鎢的兩相鈦合金，其成份及含量為3～8重量％的鋁，3～6重量％的鉬，0.5～2重量％的鎢，且鉬的重量百分比與鎢的重量百分比的比值在2～8，錫和鋯的含量的和在3～8重量％，0.0～0.3重量％的硅，0.0～0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氫，余量為鈦，所述鈦合金的kβ值范圍是0.3-0.58。
本發(fā)明的合金可用市售的純金屬和中間合金利用真空自耗熔煉、凝殼爐熔煉、等離子束熔煉、電子束熔煉、懸浮爐熔煉等多種熔煉方法熔煉，也可采用這些方法的組合。上述的熔煉方法均為常規(guī)的熔煉方法。
本發(fā)明合金的鑄錠在相變點以上開坯，然后逐漸降溫進行中間鍛造或軋制，制成軋制用棒坯。棒坯在相變點以下50℃范圍內(nèi)加熱，然后采用普通橫列式軋機軋制或多火次的換向鐓拔鍛造制備成品棒材，總變形量應大于75％，成品棒材采用雙重或多重熱處理，即可制成超高強度的棒材。
本發(fā)明為一種含鎢的兩相鈦合金，通過大變形量的熱加工及適當?shù)臒崽幚砥浒舨牡膹姸却笥?250MPa，延伸率在7％以上。利用本發(fā)明合金可制作具有超高度要求的各種中小截面的結構件。

具體實施例方式 實例1 將市售的海綿鈦、海綿鋯、Al-Mo-W-Ti、Al-Si、Ti-Sn中間合金制備成電極尺寸為Φ200×350mm的單塊電極，單塊電極在真空焊箱內(nèi)組焊成自耗電極，自耗電極在真空自耗熔煉爐中進行三次真空自耗熔煉制備成鑄錠。鑄錠在1150℃開坯鍛造，經(jīng)過中間鍛造后制成φ38mm的軋制棒坯，棒坯加熱到920℃后，在橫列式軋機上軋制成φ18mm棒材。軋制成的棒材的化學成分如表1所示，經(jīng)過表2中所列的熱處理制度處理后，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表2。根據(jù)式1計算得該合金kβ值為0.495。
表1Φ18mm棒材的化學成分
表2Φ18mm棒材的機械性能 實例2 將市售的海綿鈦、海綿鋯、Al-Mo-W-Ti、Al-Si、Ti-Sn中間合金制備成電極尺寸為Φ200×350mm的單塊電極，單塊電極在真空焊箱內(nèi)組焊成自耗電極，自耗電極在真空自耗熔煉爐中進行三次真空自耗熔煉制備成鑄錠。鑄錠采用傳統(tǒng)的鈦合金加工工藝，經(jīng)過開坯鍛造成Φ285mm×L棒材，在棒材上截取Φ285mm×300mm作為后期加工的坯料。Φ285mm×300mm棒坯加熱到950℃后，采取多火次的換向鐓拔鍛造，鍛造后成品尺寸為Φ90mm×L，最后一火次鍛造溫度低于930℃。鍛造后成品棒材的化學成分如表3所示，成品鍛棒經(jīng)過表4中所列的熱處理制度處理后，在棒材半徑1/2處截取軸向試樣，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表4。根據(jù)式1計算得該合金kβ值為0.397。
表3Φ90mm棒材的化學成分
表4Φ90mm棒材的機械性能 實例3 將市售的海綿鈦、海綿鋯、Al-Mo-W-Ti、Al-Si、Al-Sn中間合金制備成電極尺寸為Φ200×350mm的單塊電極，單塊電極在真空焊箱內(nèi)組焊成自耗電極，自耗電極在真空自耗熔煉爐中進行三次真空自耗熔煉制備成鑄錠。鑄錠在1150℃開坯鍛造，經(jīng)過中間鍛造后制成φ28mm的軋制棒坯，棒坯加熱到960℃后，在橫列式軋機上軋制成φ12mm棒材。軋制成的棒材的化學成分如表5所示，經(jīng)過表6中所列的熱處理制度處理后，按GB/T228-2002的要求進行力學性能測試，其力學性能見表6。根據(jù)式1計算得該合金kβ值為0.554。
表5Φ12mm棒材的化學成分
表6Φ12mm棒材的機械性能
權利要求
1.一種含鎢的兩相鈦合金，其成份及含量為3～8重量％的鋁，3～6重量％的鉬，0.5～2重量％的鎢，且鉬的重量百分比與鎢的重量百分比的比值在2～8，錫和鋯的含量的和在3～8重量％，0.0～0.3重量％的硅，0.0～0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氫，余量為鈦，所述鈦合金的kβ值范圍是0.3-0.58。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含鎢的兩相鈦合金，其成份及含量為3～8重量％的鋁，3～6重量％的鉬，0.5～2重量％的鎢，且鉬的重量百分比與鎢的重量百分比的比值在2～8，錫和鋯的含量的和在3～8重量％，小于等于0.3重量％的硅，小于等于0.15重量％的氧，0.0～0.15重量％的碳，0.0～0.01重量％的氮，0.0～0.02重量％的氫，余量為鈦，所述鈦合金的kβ值范圍是0.3-0.58。通過大變形量的熱加工及適當?shù)臒崽幚肀景l(fā)明的鈦合金的棒材的強度大于1250MPa，延伸率在7％以上。利用本發(fā)明合金可制作具有超高度要求的各種中小截面的結構件。
文檔編號C22C14/00GK101200782SQ20061016505
公開日2008年6月18日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權日2006年12月12日
發(fā)明者惠松驍, 洋 于, 翥 張 申請人:北京有色金屬研究總院