鈦合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鈦合金及其制備方法，包括以質(zhì)量百分比計6～8％的Al，2～4％的Mo，1～3％的Nb，1～3％的Sn，1～3％的Zr，0.5～2％的Cr，0.01～0.2％Sc，0.1～1％W，余量為Ti。本發(fā)明提供的高溫鈦合金中通過添加微量的稀土金屬Sc及W等微合金化元素，有效地改善了鈦合金的組織結(jié)構(gòu)，細化了晶粒，實現(xiàn)了鈦合金在600℃下的強度、塑性和蠕變性能等參數(shù)的良好匹配，滿足航空發(fā)動機的研制和生產(chǎn)需要。
【專利說明】鈦合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高溫鈦合金領(lǐng)域，特別地，涉及一種鈦合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦合金由于它密度小、耐高溫和抗腐蝕等性能在航空工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。能 耐600°C以上溫度的鈦合金是目前研究領(lǐng)域的前沿方向之一，也是我國航空工業(yè)急需的關(guān) 鍵材料之一。本文中高溫鈦合金是指耐600°C以上溫度的鈦合金。尤其在先進的航空發(fā)動 機中鈦合金的應(yīng)用有利于提高發(fā)動機的推重比，提高飛機的機動性能。鈦合金在服役條件 下的塑性、蠕變性能和熱穩(wěn)定性決定了它的使用壽命和發(fā)動機的安全可靠性。
[0003] 國內(nèi)外現(xiàn)狀
[0004] 國外現(xiàn)狀：高溫鈦合金主要的研制國家有英國、美國、前蘇聯(lián)（俄羅斯）和中國。 英國的頂1834鈦合金在EJ200、PW350和Trent600-800等飛機發(fā)動機上獲得了應(yīng)用，美國 的TillOO鈦合金已試用于萊康明公司T55-712改型發(fā)動機上試用，前蘇聯(lián)（俄羅斯）的 BT36鈦合金也已用于某在研發(fā)動機。波音777飛機選用的民用大型發(fā)動機Trent700(湍 達），其高壓壓氣機的所有輪盤、鼓筒及后軸均用頂1834合金，采用電子束焊接工藝焊為一 體，使得Trent700成為新型民用發(fā)動機中第一種采用全鈦高壓壓氣機轉(zhuǎn)子的發(fā)動機，其工 作溫度可達600°C，重量比鎳基超合金同等部件減輕了 50kg。
[0005] 國內(nèi)現(xiàn)狀：國內(nèi)相關(guān)單位開展了600°C鈦合金的自主研制，目前國內(nèi)的Ti60合金 制作的航空發(fā)動機零部件正在進行考核試驗，總體上來說，我國600°C及其以上高溫鈦合金 還處于研究階段，在國內(nèi)航空發(fā)動機上還沒有得到應(yīng)用。
[0006]目前高溫鈦合金的性能分析如下：
[0007] 表1?4列舉了現(xiàn)有高溫鈦合金的性能數(shù)據(jù)。表1為英國頂1834鈦合金室溫在 600°C下的力學(xué)性能，表2為美國Ti1100鈦合金室溫在600°C下的力學(xué)性能，表3為前蘇聯(lián) BT36鈦合金室溫在600°C下的力學(xué)性能，表4為中國Ti60鈦合金室溫在600°C下的力學(xué)性 能。蠕變條件是600°C在160MPa應(yīng)力下持續(xù)時間100h。
[0008] 表1英國頂1834鈦合金的典型性能
[0009]
【權(quán)利要求】
1. 一種鈦合金，其特征在于，包括以質(zhì)量百分比計6?8 %的A1，2?4 %的Mo，1?3 % 的 Nb，1 ?3%的 Sn，1 ?3%的 Zr，0. 5 ?2%的 Cr，0. 01 ?0· 2% Sc，0. 1 ?1% W，余量為 Ti。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金，其特征在于，包括以質(zhì)量百分比計6.5%的Al，3%的 皿〇,2%的恥，2%的511，2%的21'，1.2%的0,0.06%的5(3,0.5%的1，余量為11。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈦合金，其特征在于，所述鈦合金在600°C下的Rm 750MPa，RPa2650MPa，A15%，Z48%，ε e〇. 1%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈦合金，其特征在于，所述鈦合金中氫含量小于0. 015%，氧 含量小于〇. 15%，氮含量小于0. 05%，碳含量小于0. 08%，單個其它兀素含量小于0. 10%， 綜合其它元素含量小于〇. 40%。
5. -種鈦合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 烘干海綿鈦和合金原料，按權(quán)利要求1?4中任一項所述的鈦合金配比混合所述海 綿鈦和所述合金原料； 2) 焊接壓電極和對電積； 3) 進行1?3次真空自耗熔煉，得到所述鈦合金。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述海綿鈦的孔徑為0. 83?12. 7mm。
【文檔編號】C22C1/02GK104278172SQ201410474285
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】朱劍軍, 成勇, 王志堅, 劉華, 宋覺敏, 龍曾成, 馬路路, 張臻 申請人:湖南稀土金屬材料研究院