一種高溫鈦合金及其制備方法
【專利說明】一種高溫鈦合金及其制備方法
[0001] 【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及一種鈦合金及其制備方法，具體涉及一種高溫鈦合金及其制備方法。
[0002] 【【背景技術(shù)】】 已知的，世界范圍內(nèi)高溫鈦合金主要是圍繞航空發(fā)動機的應(yīng)用背景而進行開發(fā)的，主 要應(yīng)用于飛機發(fā)動機輪盤、低壓渦輪葉片、轉(zhuǎn)子、鼓筒等部位，產(chǎn)品類型主要為鍛件和板材， 鑒于發(fā)動機對材料的要求苛刻，要求其具有良好的室溫性能、高溫強度、蠕變抗力、熱穩(wěn)定 性、疲勞性能和斷裂韌性等的匹配；同時考慮到產(chǎn)品主要為鍛件和板材，則同時要求材料具 有良好的冷、熱加工性能。
[0003] 高溫鈦合金材料主要應(yīng)用背景為航天結(jié)構(gòu)件，產(chǎn)品的類型上涵蓋鑄件、鍛件和板 材；與航空結(jié)構(gòu)件和轉(zhuǎn)動部件不同，高溫鈦合金材料在材料的技術(shù)指標(biāo)上，除了要求具有良 好的室溫性能、高溫強度、蠕變抗力、持久性能、冷熱加工性能外，還要求材料具有良好的鑄 造性能和焊接性能。
[0004] 針對目前世界范圍內(nèi)航空用高溫鈦合金材料，從合金元素組成方面分析主要有二 大顯著區(qū)別：一大類是含Sn的高溫鈦合金材料；另一類是不含Sn的高溫鈦合金材料。Sn 元素在高溫鈦合金中的優(yōu)缺點如下：1)優(yōu)點：Sn在合金中屬于中性元素，在a-Ti和0-Ti 中均具有較大的固溶度，與其他元素一起加入，可以起到補充強化的作用；Sn元素的加入， 不會增加材料中0相含量，因此可以在提高合金材料高溫強度的同時，不會降低材料的高 溫蠕變抗力和持久性能；另外，Sn元素的加入，還可以降低材料對氫脆的敏感性。2)缺點： 含Sn的高溫鈦合金材料經(jīng)長期使用后熱穩(wěn)定性會有不同程度的下降，原因是：合金中加入 較多的A1和Sn，會導(dǎo)致析出大量的Ti3X(X=Al、Sn)脆性相，使合金熱穩(wěn)定性下降。熱穩(wěn) 定性表征了材料在高溫長時間作用下保持塑性和韌性的能力，是高溫鈦合金的一個重要力 學(xué)性能指標(biāo)，對于保證高溫鈦合金部件的高溫長期使用可靠性具有重要的意義。截止目前， 關(guān)于Sn元素對材料鑄造性能和焊接性能的影響，國內(nèi)外尚無研究報道。
[0005](一）含Sn的高溫鈦合金材料 目前，世界各國航空發(fā)動機用600°C高溫鈦合金的典型合金是BT18y、BT36、Ti-1100、 頂1834、Ti-60及Ti600,都是在Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的?；厩闆r如 下表所示。
[0006] 國內(nèi)外600°C高溫鈦合金材料
【主權(quán)項】
1. 一種高溫鐵合金，其特征是；其成分按質(zhì)量百分比包括： A1 5. 5 ?7. 0 〇/〇 ; Zr 2. 0 ?5. 0 〇/〇 ; 佩 0. 5 ?2. 5% ; Mo 0. 2 ?1. 0% ; Si 0. 1 ?0. 8 〇/〇 ； C 0. 03 ?0. 15% ; 余量為Ti及不可避免的雜質(zhì)元素。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫鐵合金，其特征是；按成分質(zhì)量百分比，所述高溫鐵合金 的成分優(yōu)選為；Al、6. 0 ?6. 6 % ;Zr、3. 5 ?4. 5% ;Nb、l. 0 ?2. 0% ;M〇、0. 4 ?0. 8% ;Si、0. 2 ? 0. 7 % ;C、0. 06?0. 14% ;余量為Ti及不可避免的雜質(zhì)元素。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫鐵合金，其特征是；按成分質(zhì)量百分比，所述高溫鐵合金 的成分優(yōu)選為；Al、6. 3% ; Zr、4. 0% ;佩、1. 6% ;M〇、0. 6% ;Si、0. 4% ;C、0. 10% ;其余為 Ti 及不 可避免的雜質(zhì)元素。
4. 實施權(quán)利要求1?3任一權(quán)利要求所述的一種高溫鐵合金的一種高溫鐵合金的制備 方法，其特征是；制備方法具體包括如下步驟： 一、 準(zhǔn)備材料： 首先Ti采用0A--1級海綿鐵，合金元素Nb、Mo、Si W中間合金形式加入；Zr和C分別 W海綿Zr和碳粉形式加入；A1部分由中間合金帶入，不足部分W純A1加入； 二、 制備高溫鐵合金： 接上步，中間合金與海綿鐵經(jīng)配料、混料后，用壓機壓制成電極，然后將電極組焊在一 起，在烙煉設(shè)備中烙煉2?3次，制成合金鑄錠，將合金鑄錠通過真空自耗電弧爐鑄造爐或 真空感應(yīng)鑄造爐進行真空德注力學(xué)試棒；鑄造試棒經(jīng)過熱等靜壓處理，去除內(nèi)部縮孔，通過 鑄造和熱等靜壓處理，獲取室溫-70(TC拉伸強度與塑性、短時持久和蠕變性能均滿足航天 發(fā)動機高溫零部件的使用要求，并且具有良好焊接性能的高溫鐵合金。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高溫鐵合金的制備方法，其特征是；所述烙煉設(shè)備為真空自 耗電弧爐或真空感應(yīng)爐。
【專利摘要】一種高溫鈦合金及其制備方法，本發(fā)明中未添加任何Sn元素，杜絕了脆性相Ti3Sn易導(dǎo)致的鑄造過程中的開裂傾向、焊接過程中裂紋傾向，使本發(fā)明具有更好的鑄造性能、焊接性能和產(chǎn)品可靠性；Nb和Si元素的同時加入，形成了Nb-Si高熔點化合物顆粒，提高了材料的高溫持久和蠕變性能；另外，一定量的C元素的加入后幾乎全部固溶在材料基體中，提高了材料的高溫持久和蠕變性能等。
【IPC分類】C22C1-03, C22C14-00, C22F1-18, C22B9-20
【公開號】CN104532056
【申請?zhí)枴緾N201410735879
【發(fā)明人】陳志強, 周洪強, 包淑娟, 李渤渤
【申請人】洛陽雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月8日