一種超高溫鈦合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鈦合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高溫鈦合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，由于鈦合金具有高強(qiáng)度以及良好的塑性與韌性、耐蝕性好等特點(diǎn)，主要被用 來(lái)替代高強(qiáng)度鋼作為航空航天飛行器中的結(jié)構(gòu)材料以及彈簧材料，己是各國(guó)技術(shù)主要研宄 方向之一，其中尤以美國(guó)和俄羅斯在此方面發(fā)展較早。我國(guó)鈦合金經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā) 展，今已成為世界鈦大國(guó)之一，但距世界強(qiáng)國(guó)還有差距，表現(xiàn)在鈦合金高端產(chǎn)品的規(guī)格、性 能，尤其特殊用途的鈦合金質(zhì)量上存在較大差距。
[0003] 世界上第一個(gè)高溫鈦合金是美國(guó)1954年研制的Ti-6A1-4V合金，可在350-380°C 下使用，Ti-6A1-4V合金耐熱性不夠好，滲透性不理想。隨著航空、航天、海洋開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域發(fā) 展Ti-6A1-4V已滿足不了對(duì)鈦合金性能要求。在我國(guó)相繼研發(fā)出有500°C、550°C、600°C下 工作的相應(yīng)牌號(hào)，如TC9、TCll、TA15、Ti-5621S這些500°C下工作的合金，550°C下工作的有 Ti-55,600°C下工作的合金有Ti-60、Ti-600。
[0004] 然而，無(wú)論國(guó)內(nèi)或國(guó)外，現(xiàn)有的鈦合金都基本存在不同程度的拉伸性能低、高溫持 久性、高溫蠕變性以及穩(wěn)定差的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題不足之處，提供一種超高溫鈦合金及其制備方法，可適應(yīng)現(xiàn) 代需要，具有優(yōu)秀的高溫性能，穩(wěn)定可靠。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0007]一種超高溫鈦合金，包括如下重量百分比的組分：6. 50 %~7. 50 %的A1，3. 0 %~ 5. 0% 的Sn，3. 0%~6. 0% 的Zr，1. 5% -3. 0% 的Mo,1. 5% -2. 5% 的Nb，0. 7%~2. 0% 的 W，0. 8%~2. 0%的Nd，0. 2%~0? 5%的Si，余量為Ti和雜質(zhì)。
[0008] 優(yōu)選的，所述雜質(zhì)包括如下重量百分比的組分：0蘭0.15%，F(xiàn)e蘭0.20%， N芻 0. 03%，C芻 0. 05%。
[0009] 優(yōu)選的，包括如下重量百分比的組分：6. 97%的Al，3. 68%的Sn，4. 15%的Zr， 1. 90%的Mo,1. 65%的Nb，1. 31%的W，1. 0%的Nd，0. 38%的Si。
[0010] 優(yōu)選的，包括如下重量百分比的組分：〇.12 %的0,0. 02 %的Fe，0. 03 %的N， 0? 03% 的C。
[0011] 一種超高溫鈦合金的制備方法，包括：
[0012] 選取原料：選取海綿鈦、純Si、Zr、Mo、Nd粉末、Al-Sn、Al-Nb、Al-W中間合金作為 原料；
[0013] 配料：按各元素的重量百分比組成為6. 50%~7. 50%的A1，3. 0%~5. 0%的Sn， 3. 0 % ~6. 0 % 的Zr，1. 5 % -3. 0 % 的Mo, 1. 5 % -2. 5 % 的Nb，0? 7 % ~2. 0 % 的W，0? 8 % ~ 2. 0%的Nd，0. 2%~0. 5%的Si，余量為Ti和雜質(zhì)進(jìn)行配料；
[0014] 壓電極：采用壓機(jī)制成重量為20kg的電機(jī)塊，采用真空等離子弧焊方法將壓制好 的電極塊組焊成長(zhǎng)條狀電極；
[0015] 熔煉：將長(zhǎng)條狀電極作為自耗電極在真空自耗電弧爐中進(jìn)行三次熔煉獲得 〇480*Lmm的520Kg高溫合金錠；
[0016] 冷卻：將熔煉完成后鑄錠冷卻到200C以下出爐，出爐后得到所述超高溫鈦合金。
[0017] 優(yōu)選的，所述海綿鈦為0級(jí)海綿鈦，所述0級(jí)海綿鈦的氧含量占比小于0. 05%。
[0018] 本發(fā)明應(yīng)航天鈦市場(chǎng)的導(dǎo)向，滿足飛行器構(gòu)件用高溫鈦合金，以八種合金元素進(jìn) 行復(fù)合化，細(xì)化，多相化的近a型（650_700°C)的高溫鈦合金。本發(fā)明鍛、軋出三種規(guī) 格的棒材，對(duì)棒材力學(xué)性能測(cè)試后，顯現(xiàn)出該合金有良好的綜合性能，特別是高溫性能，如 650°C，恒應(yīng)力 100MPa，100h后的穩(wěn)定性是式為 1235MPa，RpQ2S939MPa，A%為 4%，Z% 為8%，持久性能是650°C，450MPa，2. 72h等高溫性能數(shù)據(jù)較現(xiàn)行市場(chǎng)上的高溫鈦合金更好 些，可向鈦市場(chǎng)又提供一個(gè)新牌號(hào)的高溫鈦合金。此外，本發(fā)明制備工藝流程簡(jiǎn)單化，安排 合理，成本更低，且極少有廢品產(chǎn)生，易于生產(chǎn)，從而令本發(fā)明制造成本低，產(chǎn)品具有市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)力，同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得工藝難度降低，有良好的可擴(kuò)展性能。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖la-圖lh為本發(fā)明實(shí)施例中的一種高溫鈦合金的棒材金相圖片；
[0020] 圖2a-圖2b為本發(fā)明實(shí)施例在不同參數(shù)下的金相圖片；
[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023] 除非另作定義，本文使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)具有 一般技能的人士所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請(qǐng)說(shuō)明書以及權(quán)利要求書中使用的"第 一"、"第二"以及類似的詞語(yǔ)并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來(lái)區(qū)分不同的 組成部分。同樣，"一個(gè)"、"一"或者"該"等類似詞語(yǔ)也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少 一個(gè)。"包括"或者"包含"等類似的詞語(yǔ)意指出現(xiàn)該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞 后面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。"上"、"下"、等僅用于表 示相對(duì)位置關(guān)系，當(dāng)被描述對(duì)象的絕對(duì)位置改變后，則該相對(duì)位置關(guān)系也可能相應(yīng)地改變。 "連接"不限于具體的連接形式，可以是直接連接，也可以是通過(guò)其他部件間接連接，可以是 不可拆卸的連接，也可以是可拆卸的連接，可以是電氣或信號(hào)連接，也可以是機(jī)械或物理連 接。
[0024] 本實(shí)施例的一種超高溫鈦合金，包括如下重量百分比的組分：6. 50%~7. 50% 的Al，3. 0%~5. 0% 的Sn，3. 0%~6. 0% 的Zr，1. 5% -3. 0% 的Mo, 1. 5% -2. 5% 的Nb， 0? 7%~2. 0%的W，0. 8%~2. 0%的Nd，0. 2%~0? 5%的Si，余量為Ti和雜質(zhì)。
[0025] 本實(shí)施例中，所述雜質(zhì)包括如下重量百分比的組分：0蘭0.15%，F(xiàn)e蘭0.20%， N蘭0.03%，C蘭0.05%。優(yōu)選的，本實(shí)施例中的超高溫鈦合金，包括如下重量百分比的組 分：6.97% 的Al，3.68% 的Sn，4