一種含F(xiàn)e和Mn合金元素的α鈦合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種鈦合金，特別是涉及一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦及鈦合金由于其具有高的比強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性、高耐熱性和良好的生物相 容性而被廣泛應(yīng)用于航空航天、海洋工程、石油化工和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。一般鈦合金可以分 為三大類:α，β和α+β鈦合金。與β和α+β鈦合金相比，α鈦合金具有更好的抗懦變性、 焊接和加工韌性。α鈦合金中，固溶強(qiáng)化是提高合金強(qiáng)度的一個(gè)顯著方式。它的作用機(jī)理是 溶質(zhì)原子的固溶引起原有的晶格發(fā)生畸變，使得受力條件下位錯(cuò)的運(yùn)動受到阻礙，從而提 高合金強(qiáng)度。
[0003] 近年來，α鈦合金的固溶合金元素大都集中某些特定的元素如Al，Sn，Zr，Μο，V。事 實(shí)上Cr、Mn、Fe等元素也有很好的固溶強(qiáng)化作用。如果昂貴元素（如V，Mo，Nb等)可通過廉價(jià) 的元素(如Fe，Cr，Mn等)代替而不影響合金的性能，那么就可以實(shí)現(xiàn)降低α鈦合金制造成本 的目的。目前，國內(nèi)外已經(jīng)使用這種手段開發(fā)出一些低成本β和α+β鈦合金。例如， Timetal 62S(Ti-6Al-l · 7Fe-0 · ISi)和Timetal LCB(Ti-4.5Α1-6 · 8Μ〇-1 · 5Fe)用Fe作為解 決方案的元素，證明它們具有較好的機(jī)械性能且成本比TC4(Ti-6Al-4V)要低很多，實(shí)現(xiàn)了 合金的設(shè)計(jì)目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金。
[0005] 本發(fā)明一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金，其特征在于，該合金各組分元素的質(zhì)量 百比為：鋁(Α1):5·5-6·5% ;鐵(Fe):2.0-3.0% ;錳(Μη):3·0-4·5% ;氧(0):0-0.05% ;碳 (0:0-0.01% ;氫(H) :0-0.001% ;余量為鈦(Ti)上述含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金的制備 方法，包括以下步驟： 按照上述各成分范圍配進(jìn)行配料，配料后將各原料放在箱式電阻爐中150Γ下保溫12 h進(jìn)行烘干，然后將烘干后的原料再置于分瓣式水冷銅坩堝中進(jìn)行熔煉，控制熔池溫度保持 在1650-1750°C，熔煉時(shí)間為3-5min，熔煉4-5次，煉制成鑄錠;鑄錠加熱到800°C，在橫列式 乳機(jī)上乳制成板材，其厚度為8-10mm，對乳制得到的板材進(jìn)行真空退火熱處理，退火溫度為 600°C，保溫時(shí)間為4h，冷卻方式為空冷，真空退火熱處理后，得到本發(fā)明的一種含F(xiàn)e和Μη合 金元素的α鈦合金板材。 本發(fā)明的與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明的一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金采用Mn、Fe等元素具有很好的固溶強(qiáng)化作 用。通過廉價(jià)的元素(如Fe，Cr，Mn等)代替昂貴元素(如V，Mo，Nb等），不僅降低了鈦合金制造 成本，而且還具有良好的抗蠕變性、焊接和加工韌性。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0007] 實(shí)施例1 將市售的海綿鈦、純鋁、純鐵、純錳按表1的成分比進(jìn)行配料，配制成原料，再將原料放 在箱式電阻爐中150°c下保溫12 h進(jìn)行烘干，將烘干后的原料再置于分瓣式水冷銅坩堝中 進(jìn)行熔煉，控制熔池溫度保持在1650-1750°C，熔煉時(shí)間為3-5min，熔煉4-5次，煉制成鑄 錠，鑄錠加熱到800°C，在橫列式乳機(jī)上乳制成板材，其厚度為8-10mm，對乳制得到的板材進(jìn) 行真空退火熱處理，退火溫度為600°C，保溫時(shí)間為4h，冷卻方式為空冷，真空退火熱處理 后，得到本發(fā)明的一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金板材。
[0008] 將上述α鈦合金板材制成標(biāo)準(zhǔn)樣（參照GB/T228.1-2010)進(jìn)行室溫力學(xué)性能測試， 其力學(xué)性能見表2。
[0009]由表1和表2中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的α鈦合金棒材具有更好的綜合力學(xué)性能。而 且制造成本較低，具有優(yōu)良性價(jià)比。
[0010] 實(shí)施例2 將市售的海綿鈦、鈦鋁中間合金、純鐵、純錳按表3的成分比進(jìn)行配料，配制成原料，配 料后，采用擠壓法將原料制成電極塊，然后將電極塊放在真空等離子箱內(nèi)焊接，焊接后的電 極置于真空自耗電弧爐4-5次熔煉，電極電弧熔煉制成鑄錠，鑄錠加熱到1080°C，開坯鍛造 成Φ 45mm的乳制棒還，棒還加熱到800°C，在橫列式乳機(jī)上乳制成Φ 20mm的棒材，對乳制后 的棒材進(jìn)行真空退火熱處理，退火溫度為600 °C，保溫時(shí)間為4h，冷卻方式為空冷，真空退火 熱處理后，得到本發(fā)明的一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金棒材。
[0011]將上述α鈦合金棒材制成標(biāo)準(zhǔn)樣(參照GB/T228.1-2010)進(jìn)行室溫力學(xué)性能測試， 其力學(xué)性能見表4。

[0012]由表3和表4中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的α鈦合金棒材具有更好的綜合力學(xué)性能。而 且制造成本較低，具有優(yōu)良性價(jià)比。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金，其特征在于，該合金各組分元素的質(zhì)量百比為： 鋁（Α1):5·5-6·5% ;鐵（Fe):2.0-3.0% ;錳(Μη):3·0-4·5% ;氧（0):0-0.05% ;碳（0:0- 0.01% ;氫(H) :0-0.001% ;余量為鈦(Ti)。2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含F(xiàn)e和Μη合金元素的α鈦合金的制備方法，其特征在 于，該方法包括以下步驟:按照上述各成分范圍配進(jìn)行配料，配料后將各原料放在箱式電阻 爐中150Γ下保溫12 h進(jìn)行烘干，然后將烘干后的原料再置于分瓣式水冷銅坩堝中進(jìn)行熔 煉，控制熔池溫度保持在1650-1750°C，熔煉時(shí)間為3-5min，熔煉4-5次，煉制成鑄錠;鑄錠加 熱到800 °C，在橫列式乳機(jī)上乳制成板材，其厚度為8-10mm，對乳制得到的板材進(jìn)行真空退 火熱處理，退火溫度為600°C，保溫時(shí)間為4h，冷卻方式為空冷，真空退火熱處理后，得到含 Fe和Μη合金元素的α鈦合金板材。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含F(xiàn)e和Mn合金元素的α鈦合金，其特征在于，該合金各組分元素的質(zhì)量百比為：鋁（Al）：5.5-6.5%；鐵（Fe）：2.0-3.0%；錳（Mn）：3.0-4.5%；氧（O）：0-0.05%；碳（C）：0-0.01%；氫（H）：0-0.001%；余量為鈦（Ti）。本發(fā)明的一種含F(xiàn)e和Mn合金元素的α鈦合金采用Mn、Fe等元素具有很好的固溶強(qiáng)化作用。通過廉價(jià)的元素（如Fe，Cr，Mn等）代替昂貴元素（如V，Mo，Nb等），不僅降低了鈦合金制造成本，而且還具有良好的抗蠕變性、焊接和加工韌性。
【IPC分類】C22F1/18, C22C14/00, C22C1/02, C22F1/02
【公開號】CN105624467
【申請?zhí)枴緾N201610130528
【發(fā)明人】李重河, 王樹森, 魯雄剛, 王世華, 林崇茂, 程紅偉, 汪宏斌, 陳光耀
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月8日