專利名稱：：Ti5Mo5V3Al-XCr鈦合金及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種新型鈦合金，具體而言，涉及通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(X-2.57.5)的鈦合金及其加工工藝。
背景技術(shù)：
：Ti-Mo-V-A1-Cr系鈦合金由于其高強(qiáng)度和高韌性的特性，被廣泛地應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。其中我國自行研發(fā)的Ti5Mo5V8Cr3Al鈦合金是一種亞穩(wěn)定13鈦合金，Ti5Mo5V8Cr3Al合金主要合金元素含量(wt%)為Mo:4.5%5.7%;V:4.55.7%;Cr:7.5%~8.5%;Al:2.5%~3.5%;余量為鈦，由于其具有較好的強(qiáng)度、韌性以及輕質(zhì)的特性，已被應(yīng)用于航空及航天工業(yè)。但是由于其鍛造溫度下具有較大抗力，影響其鍛造性能和機(jī)械加工性。此外，仍需更高強(qiáng)度的鈦合金材料以滿足航空航天工業(yè)的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(乂=2.57.5)的鈦合金，其具有較高的時(shí)效強(qiáng)化特性以及較好的鍛造性能和機(jī)械加工性。一方面，本發(fā)明提供一種通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(X^2.57.5)的鈦合金，主要合金元素含量(wto/。)為Mo:4.5%5.7Q/。；V:4.5-5.7%;Cr:2.5%~7.5%;Al:2.5%~3.5%;余量為鈦。另一方面，本發(fā)明提供通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(X^2.57.5)的鈦合金的加工工藝，其包括如下步驟一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5~5.7%;V:4.5~5.7%;Cr:2.5~7.50/0;Al:2.5~3.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0.015%;O:<0.15%;余量為鈦；二、將配料壓制成電極；三、在真空自耗電爐經(jīng)23次熔煉；四、卯0115(TC鍛造開坯；五、8001000'C鍛造成所需尺寸的材料；六、45065(TC保溫18小時(shí)，空冷至室溫。再一方面，本發(fā)明提供通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(乂=2.5~7.5)的鈦合金的加工工藝，其包括如下步驟一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5~5.7%;V:4.55.7%;Cr:2.5~7.5%;Al:2.53.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0.015%;O:<0.15%;余量為鈦；二、將配料壓制成電極；三、在真空自耗電爐經(jīng)23次熔煉；四、900115(TC鍛造開坯；五、800100(TC鍛造成所需尺寸的材料；六、68085(TC保溫13小時(shí)，其后水淬至室溫；七、45065(TC保溫18小時(shí)，空冷至室溫。又一方面，本發(fā)明提供通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(X-2.57.5)的鈦合金的加工工藝，其包括如下歩驟一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5~5.7%;V:4.5~5.7%;Cr:2.57.5%;Al:2.53.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0.015%;0:<0.15°/。；余量為鈦；二、將配料壓制成電極；三、在真空自耗電爐經(jīng)23次熔煉；四、900115(TC鍛造開坯；五、800100(TC鍛造成所需尺寸的材料；六、68085(TC保溫13小時(shí)，其后空冷至室溫；七、45065(TC保溫18小時(shí)，空冷至室溫。根據(jù)本發(fā)明的Ti5Mo5V3Al-XCr(乂=2.5~7.5)鈦合金，經(jīng)時(shí)效后具有較高的強(qiáng)度。同時(shí)，由于其在鍛造溫度下具有適當(dāng)?shù)挠捕龋蚨哂休^好的鍛造性能和機(jī)械加工性。圖1不同含鉻合金在不同溫度加熱后硬度變化曲線。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例具體說明，但本發(fā)明并不限于該實(shí)施例。實(shí)施例1按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)為Mo:4.8;V:4.9;Cr:2.0;Al:3.1;Fe:0.11;C:0.008;N:0.010;H:0.0015;O:0.10;余量為鈦。將配料壓制成電極。在真空自耗電爐經(jīng)兩次熔煉得到鑄錠。于100(TC鍛造開坯，于850匸鍛成O20mm棒材，于540。C時(shí)效4小時(shí)，得樣品l。改變合金中鉻的含量，分別為4.0%、6.0%、8.0%,應(yīng)用與上述相同的步驟，制備樣品24。實(shí)施例2采用與實(shí)施例1相同的步驟，改變時(shí)效溫度(在50082(TC間取值)，獲得不同含鉻合金在不同溫度時(shí)效14小時(shí)、水淬后的樣品，測(cè)其硬度。制出不同含鉻合金在不同溫度加熱水淬后硬度變化曲線。結(jié)果如圖l所示，四種合金在50(TC加熱4小時(shí)候顯微硬度值Hv都可達(dá)到380400，說明這些合金在鍛態(tài)直接時(shí)效都有很大的硬化能力。隨加熱溫度的升高四種合金的硬度呈線性降低。在通常的鍛造加工溫度范圍(800820。C)，鉻含量為4.0%、6.0%(圖中分別用Ti5543,Ti5563表示)的合金顯微硬度Hv值為240245，明顯低于鉻含量為8.0%(圖中用TB2表示)的合金硬度，說明，前者具有更好的鍛造性能和機(jī)械加工性。實(shí)施例3鈦合金的強(qiáng)度及拉伸性能實(shí)驗(yàn)將樣品l-4加工成①5mm的常規(guī)拉伸試樣。試驗(yàn)在AG50KNE試驗(yàn)機(jī)上完成。鈦合金的強(qiáng)度及拉伸性能如表1所示。結(jié)果表明，通過鍛后直接時(shí)效，鉻含量分別為4.0%、6.0%的樣品2和樣品3具有較佳的強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度分別為1510Mpa和1520Mpa，其時(shí)效強(qiáng)化效果優(yōu)于鉻含量分別為2.0%、8.0%的樣品l和樣品4。而各樣品斷后伸長(zhǎng)率和S5和斷面收縮率W基本相當(dāng)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例4按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)為Mo:4.8;V:4.9;Cr:2.0;Al:3.1;Fe:0.11;C:0.008;N:0.010;H:0.0015;O:0.10;余量為鈦。將配料壓制成電極。在真空自耗電爐經(jīng)兩次熔煉得到鑄錠。于105(TC鍛造開坯，于900。C鍛成①20mm棒材，水淬，升溫至720°C，保溫2小時(shí)，水淬，于520。C保溫4小時(shí)，得樣品5。改變合金中鉻的含量，分別為2.71%、4.0%、6.0%、7.43%、8.0%,應(yīng)用與制備樣品5相同的步驟，制備樣品610。將樣品5-10加工成05mm的常規(guī)拉伸試樣。試驗(yàn)在AG50KNE試驗(yàn)機(jī)上完成。鈦合金的強(qiáng)度及拉伸性能如表2所示。表2樣品5樣品6樣品7樣品8樣品9樣品106bMPa134013601410143013701340S5%12.911.811.010.611.012.5W%58.148.752.745.946.148.1結(jié)果表明，通過固溶、水淬和時(shí)效處理，鉻含量分別為2.71%、4.0%、6.0%、7.43%的樣品69具有較佳的強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度分別為1360MPa、1410MPa、1430MPa、和1370MPa，其時(shí)效強(qiáng)化效果優(yōu)于鉻含量分別為2.0%、8.0%的樣品5和樣品10。而各樣品斷后伸長(zhǎng)率和35和斷面收縮率^基本相當(dāng)。實(shí)施例5按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt%)為Mo:4.8;V:4.9;Cr:2.0;Al:3.1;Fe:0.11;C:0.008;N:0.010;H:0細(xì)5;O:0.10;余量為鈦。將配料壓制成電極。在真空自耗電爐經(jīng)兩次熔煉得到鑄錠。于110(TC鍛造開坯，于95(TC鍛成O20mm棒材，水淬，升溫至720'C，保溫2小時(shí)，空冷，于520。C保溫8小時(shí)，得樣品11。改變合金中鉻的含量，分別為2.71%、4.0%、6.0%、7.43%、8.0%，應(yīng)用與制備樣品11相同的步驟，制備樣品1216。將樣品12-16加工成①5mm的常規(guī)拉伸試樣。試驗(yàn)在AG50KNE試驗(yàn)機(jī)上完成。鈦合金的強(qiáng)度及拉伸性能如表3所示。表3樣品11樣品12樣品13樣品14樣品15樣品165bMPa131013601420146014101400s5%12.911.910.810.411.010.6W%65.252.746.146.246.146.4結(jié)果表明，通過固溶、空冷和時(shí)效處理，鉻含量分別為2.71%、4.0%、6.0%、7.43%的樣品1216具有較佳的強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度分別為1360MPa、1420MPa、1460MPa、和1410MPa，其時(shí)效強(qiáng)化效果優(yōu)于鉻含量分別為2.0%、8.0%的樣品11和樣品16。而各樣品斷后伸長(zhǎng)率和S5和斷面收縮率W基本相當(dāng)。權(quán)利要求1.一種通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(X＝2.5～7.5)的鈦合金，其主要合金元素含量(wt％)為Mo4.5％～5.7％；V4.5～5.7％；Cr2.5％～7.5％；Al2.5％～3.5％；余量為鈦。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦合金的加工工藝，其包括如下步驟一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.55.7°/。；V:4.5~5.7°/。；Cr:2.5~7.5%;Al:2.53.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04o/o;H:<0.015%;O:<0.15%;余量為鈦；二、將配料壓制成電極；三、在真空自耗電爐經(jīng)23次熔煉；四、900115(TC鍛造開坯;五、800100(TC鍛造成所需尺寸的材料；六、45065(TC保溫18小時(shí)，空冷至室溫。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦合金的加工工藝，其包括如下步驟一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.5~5.7%;V:4.5~5.7%;Cr:2.57.5%;Al:2.5~3.5%;Fe<0.30%;C:<0,05%N:<0.04%;H:<0.015%;0:<0.15%;余量為鈦；二、將配料壓制成電極；三、在真空自耗電爐經(jīng)23次熔煉；四、9001150'C鍛造開坯;五、800100(TC鍛造成所需尺寸的材料；六、在68085(TC保溫13小時(shí)，其后水淬至室溫；七、45065(TC保溫18小時(shí)，空冷至室溫。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鈦合金的加工工藝，其包括如下步驟一、按以下比例配料(wt%):Mo:4.55.7%;V:4.5~5.7%;Cr:2.5~7.5%;Al:2.5~3.5%;Fe<0.30%;C:<0.05%N:<0.04%;H:<0.015%;0:<0.15%;余量為鈦；二、將配料壓制成電極；三、在真空自耗電爐經(jīng)23次熔煉；四、卯01150'C鍛造開坯；五、8001000'C鍛造成所需尺寸的材料；六、在68085(TC保溫13小時(shí)，其后空冷至室溫；七、450650'C保溫18小時(shí)，空冷至室溫。全文摘要本發(fā)明提供一種新型鈦合金及其加工工藝，具體而言，本發(fā)明提供一種通式為Ti5Mo5V3Al-XCr(X＝2.5～7.5)的鈦合金，其主要合金元素含量(wt％)為Mo4.5％～5.7％；V4.5～5.7％；Cr2.5％～7.5％；Al2.5％～3.5％；余量為鈦。由于其具有較好的強(qiáng)度、韌性和機(jī)械加工性，可應(yīng)用于航空航天用大型鍛件及高壓容器等。文檔編號(hào)C22C14/00GK101463436SQ20071030392公開日2009年6月24日申請(qǐng)日期2007年12月21日優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日發(fā)明者明余,崔雪飛,陳海珊,陶海明,魏衍廣申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院