一種鈦鋁合金材料及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鈦鋁合金材料及其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕 性好、耐熱性高等特點(diǎn)而被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，世界上許多國(guó)家都認(rèn)識(shí)到鈦合金材料的重 要性，相繼對(duì)其進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并得到了實(shí)際應(yīng)用，20世紀(jì)50?60年代，主要是發(fā)展航空 發(fā)動(dòng)機(jī)用的高溫鈦合金和機(jī)體用的結(jié)構(gòu)鈦合金，70年代開(kāi)發(fā)出一批耐蝕鈦合金，80年代以 來(lái)，耐蝕鈦合金和高強(qiáng)鈦合金得到進(jìn)一步發(fā)展。
[0003] 鈦合金是以鈦為基礎(chǔ)加入應(yīng)用了鈦合金的產(chǎn)品其他元素組成的合金，鈦有兩種同 質(zhì)異晶體：882°C以下為密排六方結(jié)構(gòu)α鈦，882°C以上為體心立方的β鈦，合金元素根據(jù) 它們對(duì)相變溫度的影響可分為三類：穩(wěn)定α相、提高相轉(zhuǎn)變溫度的元素為α穩(wěn)定元素，有 鋁、碳、氧和氮等，其中鋁是鈦合金主要合金元素，它對(duì)提高合金的常溫和高溫強(qiáng)度、降低比 重、增加彈性模量有明顯效果，穩(wěn)定β相、降低相變溫度的元素為β穩(wěn)定元素，又可分同晶 型和共析型二種，前者有鑰、鈮、釩等；后者有鉻、錳、銅、鐵、硅等，對(duì)相變溫度影響不大的元 素為中性元素，有鋯、錫等，氧、氮、碳和氫是鈦合金的主要雜質(zhì)，氧和氮在α相中有較大的 溶解度，對(duì)鈦合金有顯著強(qiáng)化效果，但卻使塑性下降，通常規(guī)定鈦中氧和氮的含量分別在 0. 15?0. 2%和0. 04?0. 05%以下，氫在α相中溶解度很小，鈦合金中溶解過(guò)多的氫會(huì)產(chǎn) 生氫化物，使合金變脆，通常鈦合金中氫含量控制在0.015%以下。
[0004] 欽合金在加工時(shí)容易混入氧和氣等雜質(zhì)，影響了欽合金使用的功能和品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)氮氧雜質(zhì)，具有抗蝕性好、強(qiáng)度高、低溫性 能好、導(dǎo)熱彈性小等優(yōu)點(diǎn)，適合用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速 飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件的鈦鋁合金材料及其制備工藝。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種鈦鋁合金材料及其制備工藝，按照重量百分比含量含有：Α17-7. 5 %， CrO. 1-0. 25 %, MnO. 5-0. 8 %, NbL 2-1. 4 %, MoO. 15-0. 3 %, W5-6 %, BiO. 75-0. 9 %, DyO. 05-0. 08%，GdO. 05-0. 15%，ErO. 3-0. 45%，Ce3-4%，Zr2-2. 5%，Sn3-3. 5%，其余為 Ti〇
[0007] 進(jìn)一步的，按照重量百分比含量含有：A17.2%，CrO. 18%，Μη0·65%，Nbl.3%， MoO. 22%,W5. 5%,BiO. 83%,DyO. 07%,Gd0. l%,ErO. 38%,Ce3. 5%,Zr2. 25%,Sn3. 25%, 其余為T(mén)i。
[0008] 本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種鈦鋁合金材料的制備方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：包括以下步驟： 1)按照重量百分比含量提取 A17-7. 5%，CrO. 1-0. 25%，MnO. 5-0. 8%，NbL 2-1. 4%， MoO. 15-0. 3%，W5-6%，BiO. 75-0. 9%，其中W為金屬粉末，其余材料為金屬錠，將原料投入 到依次投入熔煉爐中，保持熔煉爐中的溫度為2300°C -2500°C，對(duì)金屬進(jìn)行精煉，精煉時(shí)間 為10-12分鐘，精煉完成后進(jìn)行3次電磁攪拌，靜置5分鐘后出去熔爐表層的雜質(zhì)，備用； 2) 按照重量百分比含量提取 DyO. 05-0. 08 %，GdO. 05-0. 15 %，ErO. 3-0. 45 %，Ce3-4 %， Zr2-2. 5%，Sn3-3. 5%與Ti 一同放入真空電弧熔爐中，保持真空電弧熔爐中密封，在真空 度為3pa_IOpa，溫度為1260 C下加熱4小時(shí)，備用； 3) 將步驟1)得到的合金與步驟2)得到的合金在真空電弧熔爐中混合，在真空度為 3-10pa，溫度為1800°C -1900°C下加熱10分鐘，保溫靜置1-2分鐘，將溫度降到700°C，澆鑄 到制模具中，得到鈦鋁合金毛坯件，將毛坯鈦鋁合金在1200°C下電淬火10分鐘，600°C固溶 處理12小時(shí)，制得鈦鋁合金細(xì)坯件，備用； 4) 將步驟3)所得細(xì)坯件經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋制成IOmm厚鈦鋁合金板，在1000噸鍛造機(jī)鍛造5 分鐘，退火1小時(shí)，退火溫度為500°C _550°C，再次軋制成4-6mm板材，將板材在1200°C下電 淬火10分鐘后，在300°C _350°C下回火。
[0010] 該技術(shù)方案采用真空電弧熔進(jìn)行加熱，使得鈦鋁合金內(nèi)無(wú)氮氧雜質(zhì)，具有抗蝕性 好、強(qiáng)度高、低溫性能好、導(dǎo)熱彈性小等優(yōu)點(diǎn)，適合用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為 火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：該鈦鋁合金材料在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕 性遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼；對(duì)點(diǎn)蝕、酸蝕、應(yīng)力腐蝕的抵抗力特別強(qiáng)；對(duì)堿、氯化物、氯的有機(jī)物品、 硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力，但鈦對(duì)具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差，鈦合金的 密度一般在4. 51g/立方厘米左右，僅為鋼的60%，純鈦的密度才接近普通鋼的密度，一些 高強(qiáng)度鈦合金超過(guò)了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度，因此鈦合金的比強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材 料，在加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)鍛造、淬火使得鈦鋁合金材料的強(qiáng)度更高，使得鈦合金在低溫和超低 溫下，仍能保持其力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 實(shí)施例1 : 一種鈦鋁合金材料及其制備工藝，按照重量百分比含量含有：A17%，CrO. 1%， MnO. 5 %, NbL 2 %, MoO. 15 %, W5 %, BiO. 75 %, DyO. 05 %, GdO. 05 %, ErO. 45 %, Ce4 %, Zr2. 5%，Sn3. 5%，其余為 Ti。
[0013] 一種鈦鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟： 1)按照重量百分比含量提取 A17%，CrO. 1%，MnO. 5%，NbL 2%，MoO. 15%，W5%， BiO. 75%，其中W為金屬粉末，其余材料為金屬錠，將原料投入到依次投入熔煉爐中，保持 熔煉爐中的溫度為2300°C -2500°C，對(duì)金屬進(jìn)行精煉，精煉時(shí)間為10-12分鐘，精煉完成后 進(jìn)行3次電磁攪拌，靜置5分鐘后出去熔爐表層的雜質(zhì)，備用； 2 )按照重量百分比含量提取 DyO. 05 %，GdO. 05 %，ErO. 45 %，Ce4 %，Zr2. 5 %，Sn3. 5 % 與Ti 一同放入真空電弧熔爐中，保持真空電弧熔爐中密封，在真空度為3pa_10pa，溫度為 1260°C下加熱4小時(shí)，備用； 3)將步驟1)得到的合金與步驟2)得到的合金在真空電弧熔爐中混合，在真空度為 3-10pa，溫度為1800°C -1900°C下加熱10分鐘，保溫靜置1-2分鐘，將溫度降到700°C，澆鑄 到制模具中，得到鈦鋁合金毛坯件，將毛坯鈦鋁合金在1200°C下電淬火10分鐘，600°C固溶 處理12小時(shí)，制得鈦鋁合金細(xì)坯件，備用； 4)將步驟3)所得細(xì)坯件經(jīng)過(guò)軋機(jī)軋制成IOmm厚鈦鋁合金板，在1000噸鍛造機(jī)鍛造5 分鐘，退火1小時(shí)，退火溫度為500°C _550°C，再次軋制成4-6mm板材，將板材在1200°C下電 淬火10分鐘后，在300°C _350°C下回火。<