專利名稱：高溫耐蝕鈦合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明高溫耐蝕鈦合金(Ti-31)，是耐高溫海水腐蝕，焊接性能良好的耐蝕鈦合金。
本發(fā)明的目的是解決高溫海水的耐蝕材料代替現(xiàn)有的耐蝕鈦合金。
鈦是比強(qiáng)度大，耐蝕性優(yōu)越的金屬材料。特別是在硝酸、氯酸等氧化性腐蝕環(huán)境和其他氧化物腐蝕環(huán)境下，耐蝕性優(yōu)越，目前世界上已各種耐蝕鈦合金，如Ti-0.2Pa、Ti-0.3Mo-0.8Ni等合金，適于高溫濕氯氣中使用，抗縫了隙腐蝕。但強(qiáng)度偏低;TA5、Ti-6211、48-OT3等強(qiáng)度較高、但一般不適用于高溫海水中，為改善耐蝕鈦合金的性能，本發(fā)明的高溫耐蝕鈦合金，綜合了上述兩類合金的優(yōu)點(diǎn)，即耐高溫海水腐蝕，又有適中強(qiáng)度、高的塑韌性、適于多種應(yīng)用。
本發(fā)明的高溫耐蝕鈦合金(Ti-31)，是一種中等強(qiáng)度、高塑、高韌、耐高溫海水腐蝕，焊接性能良好的新耐蝕鈦合金，性能如表1～6所示。具有優(yōu)越的抗海水腐蝕性能的熱加工性能。Ti-31合金高溫海水腐蝕性能示于表7～8中，特別是在溫度為180℃高溫海水中、無論是基材，還是焊縫都不發(fā)生均勻腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕，常溫海水中應(yīng)力腐蝕斷裂敏感小KSCC/KJ0.2＞0.75。350℃，3000小時(shí)高溫持久強(qiáng)度高大于350MPa，明顯高于現(xiàn)有的鈦合金，Ti-31合金強(qiáng)度高于Ti-0.2Pa，Ti-0.3Mo-0.8Ni，塑性高于TA5等同等強(qiáng)度鈦合金。
本發(fā)明高溫耐蝕鈦合金(Ti-31)，是Ti-Al-Mo-Ni-Zr(V)系多元合金，名義成分為Ti-3Al-1Mo-1Zr-0.6Ni(2V)(wt%)，合金含有的Mo、Ni、Zr、V等元素屬于非稀貴金屬，價(jià)格低于Pa、Ta、Nb、可降低Ti-31合金的成本，便于大量生產(chǎn)與應(yīng)用。
本發(fā)明高溫耐蝕鈦合金中的Al主要保證合金的強(qiáng)度，含量為2.5～3.2%.Al含量低于2.5%時(shí)強(qiáng)度不足，高于3.2%時(shí)強(qiáng)度太高，塑性低。Mo、Ni主要用于提高鈦合金的抗高溫海水腐蝕能力，改善耐高溫縫隙腐蝕能力，因此在能保證耐高溫海水腐蝕條件下，Mo、Ni加入量不必多，多了反而影響機(jī)械性能。Ti-31合金中Mo含量為0.5～1.5%，當(dāng)Mo含量超過1.5%時(shí)，冷軋板延伸率、彎曲角明顯下降。另外高M(jìn)o合金可焊性也不好。如

圖1所示，圖中A為熱軋板室溫拉伸性能，沖擊性能，B為熱軋板350℃拉伸性能，C為冷軋板的室溫拉伸和彎曲角性能，D為冷軋板350℃拉伸性能。Ni能明顯細(xì)化鑄錠組織，提高合金的抗高溫海水縫隙腐蝕能力，但Ni損失冷軋板的塑性，因此在保證抗高溫海水縫隙能力下，Ni含量控制在0.3%～1.0%。Ni含量低于0.3%耐縫隙腐蝕能力不好，高于1.0%冷加工性能不好。Zr是中性元素，對(duì)合金的強(qiáng)化效果不明顯，但能防止焊接過程中組織粗化，以改善焊接性能，并能提高腐蝕穩(wěn)定性。加入0.8%～2.0%就是以達(dá)到目的。如圖2所示。V能提高合金強(qiáng)度，但能降低熱軋板塑性和沖擊韌性，如圖3所示。但能改善冷軋板的彎曲性能，加入2.0%即可。
表5鍛并(φ400×80毫米)性能
實(shí)例1用真空自耗電弧爐二次熔煉，熔煉參數(shù)為電流8-8.5KA，電壓28-32V，冷卻2小時(shí)，熔煉成錠為φ296mm，重220公斤。合金的配比成分為A2.85wt/%，M1.85wt%，Ni0.65wt%，Zr0.9wt%，實(shí)際分析成分為Al2.80wt%，Mo0.88wt%，Ni0.5wt%，Zr0.8wt%。
機(jī)械性能
實(shí)例2用真空自耗電弧爐二次熔煉，熔煉參數(shù)為，電流為1.6KA，電壓28V冷卻1小時(shí)。熔煉的錠為φ90mm，重5公斤。合金配比為Al2.8wt%。Mo1wt%、Ni0.8wt%、Zr1wt%、V1wt%。實(shí)際分析值為Al2.5%、Mo1.10%、Ni0.74%、Zr1.03%、V0.98%。
力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種耐蝕鈦合金，本發(fā)明高溫耐蝕鈦合金，其特征是本發(fā)明合金為Ti-Al-Mo-Ni-Zr系，其重量百分比為Al為0.5-3.2%，Mo為0.5～1.5%，Ni為0.3～1.0%，Zr為0.8～2.0%，余量為Ti。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的高溫耐蝕鈦合金，除含有Al、Mo、Ni、Zr外，還可以加入2wt%的V、這樣可改善本發(fā)明合金的冷彎性能。
全文摘要
鈦是耐蝕性優(yōu)越的金屬材料，已有的能耐高溫海水腐蝕鈦合金強(qiáng)度偏低，而強(qiáng)度較高的又不耐高溫海水腐蝕。本發(fā)明Ti-3Al-1Mo-1Zr-0.6Ni合金，即耐高溫海水腐蝕又有適中的高溫及350℃強(qiáng)度，焊接性能好，特別是在溫度達(dá)180℃高溫海水中，抗縫隙腐蝕性能良好，不發(fā)生應(yīng)力腐蝕。本發(fā)明合金可生產(chǎn)板、棒、鍛件、管材等。本發(fā)明合金只含有Mo、Ni、Zr等非稀貴金屬，可降低成本，便于大量生產(chǎn)應(yīng)用。
文檔編號(hào)C22C14/00GK1068854SQ9110478
公開日1993年2月10日 申請(qǐng)日期1991年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月22日
發(fā)明者蔡學(xué)章, 胡躍君, 劉果宗 申請(qǐng)人:西北有色金屬研究院