專利名稱：：一種低成本α+β型鈦合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及合金4支術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種低成本a+P型鈥合金。技術(shù)背景a+(3型鈦合金廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、高爾夫球桿頭、自行車等領(lǐng)域，其典型代表是1954年美國研制成功的Ti-6A1-4V合金。Ti-6A1-4V合金具有良好的綜合性能。目前Ti-6A1-4V合金使用量已占全部鈦合金的一半以上，但由于Ti-6A1-4V合金含有貴金屬釩，其價格也相當(dāng)?shù)陌嘿F。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，為了克服Ti-6A1-4V合金價格昂貴致使其性價比較低的缺點，本發(fā)明提供性價比明顯優(yōu)于Ti-6/U-4V合金的a+0型鈥合金。本發(fā)明的低成本0(+P型鈦合金，所述鈥合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8%、鉻0.3-3%、鐵O.3-2%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。進一步，按重量百分比計，鋁6.0°/。、鉻1.0%、鐵0.8%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的另一種低成本"+P型鈥合金，所述鈥合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8°/。、4各0.3-3%、鐵0.3-2%、鉬0-3%,其余為4太和不可避免的雜質(zhì)。進一步，按重量百分比計，鋁6.0%、鉻O.3%、鐵l.0%、鉬0.8%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明提供的第三種低成本"+P型鈦合金，所述鈥合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8%、鉻0.3-3°/。、纟失0.3-2°/。、鋯0-3%,其余為4太和不可避免的雜質(zhì)。進一步，按重量百分比計，鋁5.2%、鉻1.0%、鐵l.0%、鋯l.0%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明提供的第四種低成本0(+P型鈦合金，所述鈦合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8%、鉻0.3-3%、鐵0.3-2%、錫0-3%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。進一步，按重量百分比計，鋁5.2%、鉻l.0%、4失1.0%、錫l.0%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。所述雜質(zhì)中碳、氫、氧、氮的總重量百分比小于0.4%。本發(fā)明鈦合金可采用熔鑄壓力加工法或粉末冶金法等鈦合金的一般制備方法生產(chǎn)?？刂齐s質(zhì)中碳、氫、氧、氮的總重量百分比不超過O.4。所述鉻元素以鋁鉻中間合金形式加入，鐵以鋁鐵中間合金形式加入，鉬以鋁鉬中間合金的形式加入，錫以鋁錫中間合金的形式加入，鋯以海綿鋯的形式加入，以確保合金成分的準(zhǔn)確性和均勻性從而確保合金材料性能的一致性。本發(fā)明cc+P型鈦合金與Ti-6A1-4V相比，不含貴金屬釩，以價格便宜的金屬替代釩從而降低了鈦合金的制造成本；綜合力學(xué)性能與Ti-6A1-4V相當(dāng)，因此本發(fā)明鈥合金比Ti-6A1-4V合金具有更優(yōu)越的性價比，市場前景廣闊。具體實施方式實施例1采用熔鑄壓力加工法制造本發(fā)明鈦合金，具體按合金成分配料，合金的重量百分比組成為鋁6.0%，鉻l.0%,鐵O.8%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)，其中鉻元素以鋁鉻中間合金形式加入，鐵元素以鋁鐵中間合金形式加入。將以上合金元素組成電極采用二次真空自耗熔煉成鑄錠，熔煉真空度要求低于1Pa。在熔煉過程中，控制碳、氫、氧、氮元素的總重量百分比不超過O.4。鑄錠在1000~1200。C進行開坯鍛造，然后在900100(TC制成板坯。接著進行熱軋，熱軋溫度在800~IOO(TC之間，熱軋板經(jīng)退火處理后冷軋得到鈦合金板材。將制得的鈦合金板(厚度為1.2mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表1.1表l.l本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例2采用熔鑄壓力加工法制造本發(fā)明鈦合金，具體按合金成分配料，合金的重量百分比組成為鋁5.0%,鉻l.0°/,鐵l.0%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)，其中鉻元素以鋁鉻中間合金形式加入，鐵元素以鋁鐵中間合金形式加入。將以上合金元素組成電極釆用二次真空自耗熔煉成鑄錠，熔煉真空度要求低于1Pa。在熔煉過程中，控制碳、氫、氧、氛元素的總重量百分比不超過O.4。鑄4定在1000~1200。C進行開坯4良造，然后在9001000。C制成板坯。接著進行熱軋，熱軋溫度在800~1OO(TC之間，熱軋板經(jīng)退火處理后冷軋得到鈦合金板材。將制得的鈦合金板(厚度為1.2mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表2.1表2.1本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例3實施例3基本與實施例1相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁6.0°/。，鉻O.3%，鐵l.M,鉬O.8%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)，鉬以鋁鉬中間合金的形式加入。將制得的鈦合金板(厚度為1.2mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表3.1表3.1本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例4實施例4基本與實施例1相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁8.0%,鉻2.0%，鐵0.3%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例5實施例5基本與實施例3相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁5%，鉻l.0%，鐵1.0%，鉬0.8%其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例6實施例6基本與實施例1相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁7.0%，鉻O.3%，鐵1.0%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例7實施例7基本與實施例1相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁5.0%,鉻O.7%，寺失O.7%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。將制得的鈦合金板(厚度為0.8mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表4.1表4.1本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能取樣方向屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)伸長率(%)軋向80588531垂直軋向82385329實施例8實施例8基本與實施例3相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁8.0%，鉻2.0%，鐵O.3%，鉬0,9%其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例9實施例9基本與實施例3相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁5.0%，鉻2.0%,鐵2.0°/。，鉬0.7%其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例10實施例IO基本與實施例3相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁7.0%，鉻O.3%，鐵l.0%，鉬0.5%其余為鈥和不可避免的雜質(zhì)。實施例11實施例ll基本與實施例3相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁5.0°/，鉻O.7%,鐵O.7%,鉬0.7%其余為4太和不可避免的雜質(zhì)。將制得的鈥合金板(厚度為0.8mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表5.1表5.1本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能取樣方向屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)伸長率(%)軋向81890822垂直軋向84588328實施例12實施例12基本與實施例3相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁5.0%，鉻1%，鐵1%，鉬0.7%其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。將制得的鈦合金板(厚度為0.8mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表6.1表6.1本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能取樣方向屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)伸長率(%)軋向82394224垂直軋向86091827實施例13采用熔鑄壓力加工法制造本發(fā)明鈥合金，具體按合金成分配料，合金的重量百分比組成為鋁5.2%,鉻1.0%，鐵1.0%，錫1.0%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)，其中鉻元素以鋁鉻中間合金形式加入，鐵元素以鋁鐵中間合金形式加入，錫元素以鋁錫中間合金形式加入。將以上合金元素組成電極采用二次真空自耗熔煉成鑄錠，熔煉真空度要求低于1Pa。在熔煉過程中，控制碳、氫、氧、氮元素的總重量百分比不超過O.4。鑄錠在1000~1200。C進行開坯鍛造，然后在900~1000。C制成纟反坯。4妄著進行熱軋，熱軋溫度在800~IOO(TC之間，熱軋板經(jīng)退火處理后冷軋得到鈦合金板材。將制得的鈥合金板(厚度為0.8mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表1.1表7.1本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例14采用熔鑄壓力加工法制造本發(fā)明鈥合金，具體按合金成分配料，合金的重量百分比組成為鋁5.2%，鉻l.0%,鐵l.0°/,鋯1.0%其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)，其中鉻元素以鋁鉻中間合金形式加入，鐵元素以鋁鐵中間合金形式加入，鋯以海綿鋯的形式加入。將以上合金元素組成電極采用二次真空自耗熔煉成鑄錠，熔煉真空度要求低于1Pa。在熔煉過程中，控制碳、氳、氧、氮元素的總重量百分比不超過0.4。鑄錠在1000120(TC進行開坯鍛造，然后在900-1000。C制成板坯。接著進行熱軋，熱軋溫度在800100(TC之間，熱軋板經(jīng)退火處理后冷軋得到鈦合金板材。將制得的鈦合金板(厚度為0.8mm)經(jīng)測試，室溫下的力學(xué)性能如下表2.1表8.1本發(fā)明鈥合金室溫力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例15實施例15基本與實施例13相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁6.0%，鉻O.3%,鐵1.0%,錫O.8%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)，鉬以鋁鉬中間合金的形式加入。實施例16實施例16基本與實施例14相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁8.0%，鉻2.0%,鐵O.3%,鋯2%,其余為鈥和不可避免的雜質(zhì)。實施例17實施例17基本與實施例13相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁4.5，鉻2.0，鐵2.0,錫2，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例18實施例18基本與實施例13相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁7.0，鉻O.3,鐵l.O，錫1.5其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例19實施例19基本與實施例14相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁8.0,鉻2.0,鐵O.3，鋯1.5其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例20實施例20基本與實施例13相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁5.0，鉻2.0，鐵2.0,錫1.5其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。實施例21實施例21基本與實施例14相同，所不同之處在于，合金的重量百分比組成為鋁7.0,鉻O.3,鐵l.0，鋯O.5其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。比較實施例1-21鈦合金與相同厚度的其他合金退火板材在室溫下的綜合性能，結(jié)果見表1.2。表1.2本發(fā)明鈥合金與其他合金室溫性能比較牌號厚度屈服強度(MPa)抗拉強度(MPa)伸長率(%)BT5-10.3~10.5930—10OT4-00.3~10.5490~635—20~30SP7000.81073102310Ti-6A卜4V0.8~2870925>10本發(fā)明鈥合金0.8780~900870~100016~31由表中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明鈦合金的，室溫綜合力學(xué)性能在很多鈦合金之上，而成本較低，具有優(yōu)良性價比。權(quán)利要求1.一種低成本α+β型鈦合金，其特征在于，所述鈦合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8％、鉻0.3-3％、鐵0.3-2％，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。2.按照權(quán)利要求1所述的低成本oc+p型鈦合金，其特征在于，按重量百分比計，鋁6.0%、鉻l.0%、鐵O.8%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。3.—種低成本a+P型鈦合金，其特征在于，所述鈦合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8°/。、鉻0.3-3%、鐵0.3-2%、鉬0-3%,其余為鈥和不可避免的雜質(zhì)。4.按照權(quán)利要求3所述的低成本^+(3型鈦合金，其特征在于，按重量百分比計，鋁6.0%、鉻O.3%、鐵1.0%、鉬O.8%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。5.—種低成本a+P型鈦合金，其特征在于，所述鈥合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8%、鉻0.3_3°/、鐵0.3-2%、鋯0-3%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。6.按照權(quán)利要求5所述的低成本0[+P型鈦合金，其特征在于，按重量百分比計，鋁5.2%、鉻1.0%、鐵1.0%、鋯1.0%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。7.—種低成本cc+P型鈦合金，其特征在于，所述鈦合金由以下重量百分比組分組成鋁4.5-8%、鉻0.3-3%、鐵0.3-2%、錫0-3%，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。8.按照權(quán)利要求7所述的低成本oc+P型鈦合金，其特征在于，所述鈥合金由以下重量百分比組分組成鋁5.2%、鉻1.0%、鐵l.0%、錫l.0%,其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)。9.按照權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的a+(3型鈦合金，其特征在于所述雜質(zhì)中碳、氫、氧、氮的總重量百分比小于0.4%。全文摘要本發(fā)明公開了一種低成本α+β型鈦合金，所述鈦合金按重量百分比計由鋁4.5-8％、鉻0.3-3％、鐵0.3-2％，其余為鈦和不可避免的雜質(zhì)組成。其中還可含有鉬0-3％、錫0-3％或鋯0-3％。本發(fā)明的α+β型鈦合金組成元素成本較低而綜合力學(xué)性能與Ti-6Al-4V相當(dāng)，從而在降低鈦合金制造成本的同時提高了性價比，其市場前景廣闊。文檔編號C22C14/00GK101403058SQ200810226729公開日2009年4月8日申請日期2008年11月21日優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日發(fā)明者萍蔡申請人:北京正安廣泰新材料科技有限公司