具有改良性能的钛合金的制作方法

具有改良性能的钛合金的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有高强度、细小晶粒尺寸、和低成本的钛合金，以及制造所述钛合金的方法。具体地，本发明的合金提供了比Ti6-4增加100MPa强度，且具有类似的密度和接近相等的延展性。本发明的合金特别适用于包括飞机发动机组件的各种应用中。所述Ti合金包括以重量百分比计，约6.0-6.7％的铝，约1.4-2.0％的钒，约1.4-2.0％的钼，约0.20-0.42％的硅，约0.17-0.23％的氧，最大约0.24％的铁，最大约0.08％的碳，以及附带杂质的余量钛。
【专利说明】具有改良性能的钛合金
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年I月12日提交的美国申请N0.13/349483和2012年2月17日提交的英国专利申请N0.1202769.4的优先权，如在本说明书中充分提到，上述申请的全部内容在此以引文形式并入。

【技术领域】
[0003]本公开文本通常涉及钛(Ti)合金。具体而言，描述了具有相对低成本且改善机械性能的ct-β的Ti合金，以及制造该Ti合金的方法。

【背景技术】
[0004]在要求高强度重量比、良好的抗腐蚀性、以及在更高的温度下这些性能的保持度的应用中，已经广泛使用Ti合金。尽管具有这些优势，与钢铁和其它合金相比，Ti合金较高的原料和生产成本严格限制了其在对于提高效率和性能的需要远高于其相对较高成本中的应用。受益于以各种加工方式加入Ti合金的一些典型应用包括但不限于:航空发动机盘、套管、风扇和压缩机扇叶；飞机机身组件；外科手术组件；装甲板和各种工业/工程应用。
[0005]已被成功的用于各种应用的常规Ti基合金是T1-6A1_4V，又名Ti 6_4。顾名思义，这种Ti合金通常包括6wt.%的铝(Al)和4wt.%的钒(V)。Ti6-4也通常包括至多0.30wt.%的铁(Fe)和至多0.3 0wt.%的氧(O)。Τ?6-4已经成为钛合金“主力”，其中在中等温度下强度/重量比是材料选择的关键参数。Τ?6-4的性能平衡，适用于各种各样的静态和动态的结构应用中，其能够被稳妥的加工来提供稳定的性能，且其相对便宜。
[0006]目前，航空公司对于降低大气排放和噪音，降低燃料成本和降低维护和备件成本的需要推动了新型航空发动机的设计。发动机生产商通过具有更高旁通比、压缩机中更高压力、涡轮机中更高温度的发动机的设计回应他们之间的竞争。这些增强的机械性能需要合金具有比Ti6-4更高强度，但是具有相同的密度和接近相等的延展性。
[0007]其他合金，如TIMETAL?550(T1-4.0A1-4.0Mo-2.0Sn-0.5Si)和 VT8 (T1-6.0A1-3.2Mo-0.4Fe-0.3Si_0.150)，与Ti6_4相比，从合金中包含的硅获得接近10MPa的强度。但是，这些合金与Ti6-4相比具有更高的密度和更高的生产成本，因为不用钒而使用钥作为主要β稳定元素。附加费用的升高不仅因为钥相对于钒具有更高价格，还因为在这些合金中包含了作为原材料的Ti6-4切屑和加工碎屑。
[0008]因此，工业上需要提供一种与Ti6_4相比，具有更高强度、更细小晶粒尺寸和特别改良的低周疲劳寿命的成本效益好的合金。


【发明内容】

[0009]本发明公开了一种具有高强度、细小晶粒尺寸、和低成本的钛合金，以及制造该钛合金的方法。具体而言，本发明的合金提供了与Ti6-4相比，增加10MPa的强度，且具有类似的密度和接近相等的延展性。所述强度和延展性的改良组合在高应变率下得以保持。与Ti6-4相比，本发明合金的高强度使其能够获得明显增加的寿命，使其在给定压力的低周疲劳负载下失效。本发明的合金特别适用于包括飞机发动机组件的多种应用中。本发明的合金在整个公开中被称为“本发明合金”或“Ti639”。
[0010]本发明的Ti合金包括，以重量百分比计，约6.0-6.7%的铝，约1.4-2.0%的钒，约1.4-2.0 %的钥，约0.20-0.42 %的硅，约0.17-0.23 %的氧，最高约0.24 %的铁，最高约0.08%的碳，以及附带杂质的余量钛。优选地，本发明Ti合金包括，以重量百分比计，约6.0-6.7%的铝，约1.4-2.0 %的钒，约1.4-2.0%的钥，约0.20-0.42%的硅，约0.17-0.23%的氧，约0.1-0.24%的铁，最高约0.08%的碳，以及附带杂质的余量钛。更优选，所述合金包括约6.3-6.7%的铝，约1.5-1.9%的钒，约1.5-1.9%的钥，约0.33-0.39%的硅，约0.18-0.21%的氧，0.1-0.2%的铁，0.01-0.05%的碳，以及附带杂质的余量钛。再更优选地，本发明的Ti合金包括以重量百分比计，约6.5%的铝，约1.7%的钒，约1.7%的钥，约0.36%的硅，约0.2%的氧，约0.16%的铁，约0.03%的碳，以及附带杂质的余量钛。
[0011]本发明的Ti合金也可以包括附带杂质或其它添加的元素，如Co、Cr、Cu、Ga、Hf、Mn、N、Nb、N1、S、Sn、P、Ta、和Zr，对于每个元素，其浓度与杂质的水平相关联。任意一种附带杂质元素或其它添加元素的最大浓度优选为约0.1wt.%，且所有杂质和/或添加元素组合的浓度优选总体不超过约0.4wt.%。
[0012]根据本发明公开的合金基本上由列举的元素构成。将理解的是，除了这些必须加入的元素，也可以在组分中加入其它非特定的元素，只要这些元素的存在并没有对组分的基本性能有实质的影响。。
[0013]具有公开组分的本发明合金在纵向和横向两个方向上具有拉伸屈服强度(TYS)至少为约145ksi (100MPa)和极限拉伸强度(UTS)至少为约160ksi (1103MPa)，且当使用ASTM E8标准评估时，断面缩减(RA)至少为约25%且伸长量(EI)至少为约10%。
[0014]本发明的Ti合金能够制成最普通的产品形式，包括坯状、棒状，线状、板状和片状。所述Ti合金能够轧成具有厚度为0.020英寸(0.508mm)-4英寸(101.6mm)的板。在具体的应用中，本发明的合金可以制成具有厚度为约0.8英寸(20.23_)的板。
[0015]本发明也描述了制造本发明合金的方法，其包括:以重量百分比计，约6.0-6.7%的铝，约1.4-2.0 %的钒，约1.4-2.0 %的钥，约0.20-0.42 %的硅，约0.17-0.23 %的氧，约0.1-0.24%的铁，最高约0.08%的碳，以及附带杂质的余量钛。优选地，Ti合金通过在冷却的床式反射炉中熔融包括适量比例的铝、钒、钥、硅、氧、铁、碳和钛的回收和/或原材料的组合来形成熔态合金，并向模具中铸造所述熔态合金。所述回收材料可以包括，例如Ti6-4的切屑和加工碎屑以及工业纯(CP)的钛废料。原材料可以包括例如海绵钛、铁粉和铝珠。任选地，回收材料可以包括Ti6-4的切屑、海绵钛、和/或主合金、铁和铝珠的组合。
[0016]当满足或超过航天工业使用的Ti6_4的机械性能时，在此说明书中公开的本发明合金提供了常规Ti6-4合金的类似替换。

【专利附图】

【附图说明】
[0017] 附图，并入此公开文本并作为其一部分，图解了所公开发明的示意性实施例并用于解释所公开发明的原理。
[0018]图1是图解根据本发明公开文本的实施方案的本发明的合金的制备方法的流程图。
[0019]图2A是Ti6_4合金的显微照片。
[0020]图2B是包含T1-6A1_2.6V-1Mo的对照合金的显微照片。
[0021]图2C是包含T1-6A1_2.6V-lMo_0.5Si的对照合金的显微照片。
[0022]图2D是根据本公开文本的示意性实施方案的Ti合金的显微照片。
[0023]图3是图解基于合金的组成影响合金各种性能的考虑因素的示意图。
[0024]图4是显示使用沿着横穿板的最终延展方向取得的本发明合金的平滑实验片与Τ?6-4相比的室温低周疲劳结果曲线图。
[0025]图5是显示使用沿着横穿板的最终延展方向取得的本发明合金的缺口实验片与Τ?6-4相比的室温低周疲劳结果曲线图。
[0026]图6是显示使用沿着纵穿板的最终延展方向取得的本发明合金的平滑实验片与Τ?6-4相比的室温低周疲劳结果曲线图。
[0027]图7是显示使用沿着纵穿板的最终延展方向取得的本发明合金的缺口实验片与Τ?6-4相比的室温低周疲劳结果曲线图。
[0028]图8是显示与Ti6_4相比本发明合金的高应变率的曲线图。
[0029]除非另加说明，所有附图中同样的引用数字和字母都用于表示所述实施方案的如特征、元素、组分或部分。当参考附图表示所公开的发明时，其与所示实施方案相联系如上进行。

【具体实施方式】
[0030]本发明描述了具有良好机械性能的典型Ti合金，其使用合理的低成本材料形成。与Ti6-4相比，这些Ti合金尤其适用于包括飞机组件的多种应用中，所述组件要求更高强度和低周疲劳抗性，这些应用包括但不限于扇叶、盘、套管、塔桥结构或飞机起落架。任选地，所述Ti合金适于使用钛合金的一般工程组件，其中更高的强度质量比将是有益的。本发明的合金在整个公开中被称为“本发明合金”或“Ti639”。
[0031]本发明的Ti合金包括以重量百分比计，约6.0-6.7%的铝，约1.4-2.0%的钒，约1.4-2.0%的钥，约0.20-0.42%的硅，约0.17-0.23%的氧，最高约0.24%的铁，最高约0.08%的碳，以及附带杂质的余量钛。优选地，本发明的Ti合金包括，以重量百分比计，约6.0-6.7 %的铝，约1.4-2.0 %的钒，约1.4-2.0 %的钥，约0.20-0.42 %的硅，约0.17-0.23%的氧，约0.1-0.24%的铁，最高约0.08%的碳，以及附带杂质的余量钛。更优选，所述合金包括约6.3-6.7%的铝，约1.5-1.9%的钒，约1.5-1.9%的钥，约0.33-0.39%的硅，约0.18-0.21%的氧，0.1-0.2%的铁，0.01-0.05%的碳，以及附带杂质的余量钛。甚至更优选地，本发明的Ti合金包括以重量百分比计，约6.5%的铝，约1.7%的钒，约1.7%的钥，约0.36%的硅，约0.20%的氧，约0.16%的铁，约0.03%的碳，以及附带杂质的余量钛。
[0032]铝作为钛中的合金元素是α稳定剂，其升高了 α相稳定时的温度。存在于本发明合金中铝的重量百分比为约6.0-6.7%。具体而言，存在的铝为约6.0、约6.1、约6.2、约
6.3、约6.4约6.5、约6.6或约6.7wt.%。优选地，存在的铝的重量百分比约为6.4-6.7%。甚至更优选地，存在的铝约为6.5 wt.%。如果铝含量超过本说明书公开的上限，所述合金的可用性明显下降且延展性和韧性变差。另一方面，铝含量水平低于本说明书公开的下限时，不能获得具有足够强度的合金。
[0033]钒作为钛中的合金元素是同晶型的β稳定剂，其降低了 β转化温度。存在于本发明合金中钒的重量百分比为约1.4-2.0%。具体而言，存在的钒为约1.4，约1.5，约1.6，约1.7，约1.8，约1.9，或2.0wt.%。优选地，存在的钒的重量百分比约为1.5-1.9%。更优选地，存在的钒约为1.7wt.%。如果钒含量超过本说明书公开的上限，合金的β稳定剂的含量将过高而导致相对于Ti6-4密度升高。同样，如果钒的浓度相对于钥含量增加，合金的初始α晶粒尺寸将增加。另一方面，使用钒的水平太低时，合金将趋于接近α，而非真正的α-β合金，导致合金强度和延展性变差。附图3提供了优化本发明合金中钒和钥的含量的考量曲线图。
[0034]钥作为钛中的合金元素是同晶型的β稳定剂，其降低了 β转化温度。使用适量的钥使初始α晶粒尺寸得到精制，可以提供与仅使用钒作为β稳定元素的合金相比，改良的延展性和疲劳寿命。存在于本发明合金中钥的重量百分比为约1.4-2.0%。具体而言，存在的钥为约1.4，约1.5，约1.6，约1.7，约1.8，约1.9或约2.0wt.%。优选地，存在的钥的重量百分比为约1.5-1.9%。更优选地，存在的钥为约1.7wt.%。如果钥含量超过本说明书公开的上限，将产生与Ti6-4相比，密度升高的技术缺陷，且由于Ti6-4作为工业钛合金的优越性导致大多数可加入铸块的废料具有该组分，产生经济上和工业上的后果。由于限制合金中β稳定剂的总含量来控制密度，限制加入β稳定剂例如钥的比例来优化生产经济性。另一方面，使用钥的水平低于本说明书公开的下限时，由于合金将接近α，而非真正的α而非合金，导致合金的强度和延展性变差。
[0035]硅作为钛中的合金元素是共析体的β稳定剂，其降低了 β转化温度。硅能够增加钛合金的强度且降低其密度。另外，尤其是当优化钥和钒的平衡时，添加硅提供了所需的拉伸强度而未严重牺牲延展性。另外，硅提供了与Ti6-4相比，并类似于TIMETAL?550的在较高温度下的拉伸性能。存在于本发明合金中硅的重量百分比为约0.2-0.42%。具体而言，存在的硅为约0.20，约0.22，约0.24，约0.26，约0.28，约0.30，约0.32，约0.34，约0.36，约0.38，约0.40，或约0.42wt.%。优选地，存在的硅的重量百分比为约0.34-0.38%。更优选地，存在的硅为约0.36wt.%。如果硅含量超过本说明书公开的上限，合金的延展性和韧性将会变差。另一方面，使用的硅的水平低于本说明书公开的下限时，能生产具有较差强度的合金。
[0036]铁作为钛中的合金元素是共析体的β稳定剂，其降低了 β转化温度，且铁在环境温度下在钛中是增强元素。存在于本发明合金中铁的最大重量百分比为0.24%。具体而言，存在的铁为约0.04，约0.8，约0.10，约0.12，约0.15，约0.16，约0.20，或约0.24wt.%。优选地，存在的铁的重量百分比为约0.10-0.20%。更优选地，存在的铁为约0.16wt.%。如果铁含量超过本说明书公开的上限，合金将潜在易分离问题，并且延展性和韧性将会变差。另一方面，使用铁的水平低于本说明书公开的下限时，生产的合金不能达到希望的高强度、深层硬化性以及优越的延展性。
[0037]氧作为钛中的合金元素是α稳定剂，且氧在环境温度下在钛合金中是有效的增强元素。存在于本发明合金中氧的重量百分比为约0.17-0.23%。具体而言，存在的氧为约0.17，约0.18，约0.19，约0.20，约0.21，约0.22，或约0.23wt.%.。优选地，存在的氧的重量百分比为约0.19-0.21%。更优选地，存在的氧为约0.20wt.%。如果氧含量太低，则强度过低且Ti合金的成本升高因为废金属将不适用于Ti合金的熔融。另一方面，如果氧含量过高，延展性、韧性和可成型性将变差。
[0038]碳作为钛中的合金元素是α稳定剂，其提高了 α相稳定的温度。存在于本发明合金中碳的最大重量百分比为约0.08%。具体而言，存在的碳为约0.01，约0.02，约0.03，约0.04，约0.05，约0.06，约0.07，或约0.08wt.%。优选地，存在的碳的重量百分比为约0.01-0.05%。更优选地，存在的碳为约0.03wt.%。如果碳含量过低，则合金的强度可过低且Ti合金的成本可升高因为废金属将不适用于Ti合金的熔融。另一方面，如果碳含量太高，合金的延展性将降低。
[0039]根据本发明公开文本的合金基本上由列举的元素构成。将理解的是，除了这些必须加入的元素，可以在组合物中加入其它非特定的元素，只要这些元素的存在并没有对组分的基本性能有实质的影响。
[0040]本发明的Ti合金也可以包括附带杂质或其它添加的元素，如Co、Cr、Cu、Ga、Hf、Mn、N、Nb、N1、S、Sn、P、Ta、和Zr，对于每个元素，其浓度与杂质的水平相关联。任意一种附带杂质元素或其它添加元素的最大浓度优选为约0.1wt.%，且所有杂质和/或添加元素组合的浓度优选总体不超过约0.4wt.%。
[0041]计算出本发明合金的密度为约0.1614磅/立方英寸(lb/in3) (4.47g/cm3)至约0.16391b/in3(4.54g/cm3)具有名义密度为约 0.16251b/in3(4.50g/cm3)。
[0042]本发明合金具有β转变线约为1850 0F (1lO0C )-1904 0F (1040°C )。本发明合金的微观结构是在β转变线下加工合金时显示的。通常，本发明合金的微观结构具有初始α晶粒尺寸至少如Ti6_4 —样细小或比Ti6_4更细小。具体而言，本发明合金的微观结构在转变的β相背景下(暗色背景)包括初始α相(白色晶粒)。优选获得的微观结构中主要α晶粒尺寸尽量细小，从而随着改变组分增加合金强度的同时保持延展性。在一个实施方案中，初始α晶粒尺寸可小于约15μπι。
[0043]本发明Ti合金达到优越的拉伸性能。例如，根据ASTM Ε8标准分析时，本发明Ti合金在横向或纵向上具有拉伸屈服强度(TYS)至少为约145ksi (100MPa)和极限拉伸强度(UTS)至少为约160ksi(1103MPa)。另外，所述Ti合金具有至少约10%的伸长量和至少约25%的断面收缩率(RA)。
[0044]本发明的钛合金具有2.6-4.0的钥当量(Moeq)，其中钥当量定义为=Moeq =Mo+0.67V+2.9Fe。在一个具体的应用中，所述Moeq为3.3。
[0045]本发明的钛合金具有10.6-约12.9的铝当量(Aleq)，其中铝当量定义为:Aleq =A1+270。在一个具体的应用中，所述Aleq为11.9。
[0046] 另外，本发明合金表现出与Ti6_4相同延展性的同时保持其在高应变率上优于Ti6_4的强度。而且，弹道实验表明本发明合金表现出对模拟弹片的抗性大于或等于Ti6-4。具体而言,本发明合金在使用0.50Cal.(12.7mm)模拟弹片(Fragment SimulatingProjectiles) (FSP)的弹道实验中表现出至少60fps的V50。在具体应用中，本发明合金表现出至少80fps的V50。本发明合金也表现出与Ti6-4相比相似的断裂韧性。与Ti6_4 —样，根据材料的加工和加热处理，认为本发明合金能够是一系列性能的组合。
[0047]本发明合金能够制成不同的产品或具有多种用途的零件。例如，本发明的合金可以形成飞机组件如盘、套管、塔桥结构或飞机起落架以及机动车部件。在一个具体应用中，本发明的合金用作扇叶。
[0048]本发明还公开了一种制造具有良好机械性能的Ti合金的方法。该方法包括以适当的比例熔融原料组合来生产本发明的钛合金，其包括，以重量计，约6.0-6.7 %的铝，约1.4-2.0%的钒，约1.4-2.0%的钥，约0.20-0.42%的硅，约0.17-0.23%的氧，约0.1-0.24%的铁，最高约0.08%的碳，以及附带杂质的余量钛。熔融可以在例如冷床炉中进行，任选地随后在真空电弧熔炉(VAR)中再熔融。任选地，铸块可以通过在VAR熔炉中多重熔融形成。原料可以包括回收和原材料的组合，如钛废料和海绵钛与少量的铁结合。在大多行情下，使用回收材料显著节约成本。使用的回收材料可包括但不限于Ti 6-4、T1-10V-2Fe-3Al、其它T1-Al-V-Fe合金、和CP钛。回收材料可以是加工碎屑(切屑)的形式、固体块或再熔融的电极。使用的原材料可包括但不限于海绵钛、铝-钒；铝-钥；和钛-硅主合金、铁粉、硅颗粒、或铝珠。由于T1-Al-V合金回收材料的使用允许减少使用钛-钒主合金或不使用钛-钒主合金，能够显著节约成本。然而，如果需要的话，也不排除使用和添加包括海绵钛和合金元素的原材料而不是回收材料。
[0049]所述制造方法也能包括合金的熔融铸块，且依次在β转化温度以上和以下下锻造本发明合金，随后在β转化温度以下锻造和/或轧制。在一个具体的应用中，制造Ti合金的方法用于生产航天系统的组件，再更具体的是生产用于制造扇叶的板。
[0050]附图1提供了显示制造Ti合金示例方法的流程图。首先，在步骤100中制备具有适当浓度和比例的所需量的原材料。尽管回收材料可能与任意组成的原始材料任意组合，所述原料能够包括回收材料。
[0051]制备后，在步骤110中溶融原材料并铸造来生广铸块。溶融可以通过例如VAR、等离子弧熔融、电子束熔融、自耗电极渣壳熔融或其结合进行。在具体应用中，双重熔融铸块通过VAR制备，且直接在圆柱型熔炉中浇铸。
[0052]在步骤120中，铸块进行初步的锻造或轧制。在β转化温度以上进行初始锻造和轧制。如果在这个步骤中实行轧制，随后的轧制在纵向上实行。在具体的应用中，钛合金铸块加热至β转化温度以上约40-200摄氏度之间，且锻造分解铸块的铸造组织并随后冷却。优选地，钛合金的铸块加热至β转变温度以上约90-115摄氏度之间。甚至更优选地，将铸块加热至β转变线以上约90摄氏度。
[0053]在任选的步骤130中，铸块在β转化温度以下再加热，且锻造使转化结构变形。在一个具体应用中，铸块在β转变线以下约30-100摄氏度之间再加热。优选地，铸块在β转变线以下约40-60摄氏度之间再加热。更优选地，铸块在β转变线以下约50摄氏度再加热。
[0054]下一步，在任选的步骤140中，铸块在β转化温度以上再加热使β相重结晶，随后锻造至张力至少为百分之十并用水淬火。在一个具体的应用中，铸块在β转变线以上约30-150摄氏度之间再加热。优选地，铸块在β转变线以上约40-60摄氏度之间再加热。甚至更优选地，铸块在β转变温度以上约45摄氏度再加热。
[0055]在步骤150中，将铸块进一步锻造和/或轧制来制成板状、棒状或坯状。如果通过步骤120、或任选步骤130或140制备锻造铸块，将锻造的铸块在β转变温度以下约30-100摄氏度之间再加热并轧制成所需尺寸的板状、棒状或坯状，如所需将金属再加热以获得所需的尺寸和微观结构。在具体应用中，将铸块在β转变温度以下30-100摄氏度之间再加热。优选地，铸块在β转变线以下约40-60摄氏度之间再加热。更优选地，铸块在β转变线以下约50摄氏度再加热。
[0056]轧制板通常(但任选地)在至少两个阶段完成，以至于材料能够在两个阶段之间被旋转90度，从而促进板的微观结构的发展。最后的锻造和轧制在β转化温度以下进行，在相对于铸块轴的横向或纵向上进行轧制。
[0057]铸块随后在步骤160中退火，其优选在β转化温度以下进行。最后轧制的产品具有厚度的范围是但不限于约0.020英寸(0.508mm)-4.0英寸(101.6mm)。在一些变化中，板的退火可以与板的约束一起进行来确保板在冷却后是要求的几何形状。在另一应用中，板可以加热到退火温度随后在退火前拉平。
[0058]在一些应用中，车L制至约0.4英寸(10.16mm)以下样板可以通过热轧制来完成以生产圈形或条形产品。在再另一个应用中，轧制薄样板片产品可以通过热轧制板材来完成，如单片或多片在钢铁包中包装。
[0059]所述典型钛合金及其制造方法的其它细节在下述实施例中描述。
[0060]典型实施方案
[0061]该部分提供的实施方案用于解释说明所用的加工步骤、获得的组分以及随后根据本发明实施方案制备的Ti合金的性能。以下描述的Ti合金及其有关的制造方法将作为实施例而不用于限定本发明。
[0062]实施例1
[0063] 元素对Ti6_4某的影响
[0064] 首先制备一些具有本说明书公开的元素范围之外组分的Ti合金，作为对照实施例。在评估包含于提供合金中元素的作用时，熔融两个系列的200g金属小块且随后(β随后α / β )轧制成13mm的方条。获得的结果在下表1中概括。
[0065]表1
[0066]

【权利要求】
1.一种钛合金，包括以重量％计，约6.0-6.7的铝，约1.4-2.0的钒，约1.4-2.0的钥，约0.20-0.42的硅，约0.17-0.23的氧，至多约0.24的铁，至多约0.08的碳，以及附带杂质的余量钛。
2.一种钛合金，包括以重量％计，约6.3-6.7的铝，约1.5-1.9的钒，约1.5-1.9的钥，约0.34-0.38的硅，约0.18-0.21的氧，0.1-0.2的铁，0.01-0.05的碳，以及附带杂质的余量钛。
3.根据权利要求1所述的钛合金，其中铝的重量％为约6.5。
4.根据权利要求1所述的钛合金，其中钒的重量％为约1.7。
5.根据权利要求1所述的钛合金，其中钥的重量％为约1.7。
6.根据权利要求1所述的钛合金，其中硅的重量％为约0.36。
7.根据权利要求1所述的钛合金，其中氧的重量％为约0.20。
8.根据权利要求1所述的钛合金，其中铁的重量％为约0.16。
9.根据权利要求1所述的钛合金，其中碳的重量％为约0.03。
10.根据权利要求1所述的合金，其中存在于钛合金中任一种杂质兀素最大含量为0.1wt.%，且所有杂质的组合含量小于或等于0.4wt.%。
11.根据权利要求1所述的合金，其具有大于950MPa的UTS。
12.根据权利要求1所述的合金，其具有约100MPa的拉伸屈服强度。
13.根据权利要求1所述的合金，其具有至少约10%的伸长量。
14.根据权利要求1所述的合金，其具有至少约25%的断面收缩率(RA)。
15.根据权利要求1所述的合金，其具有2.6-4.0的钥当量(Mo』，其中钥当量定义为:Moeq = Mo+0.67V+2.9Fe。
16.根据权利要求1所述的合金，其具有10.6-约12.9的铝当量(A1J，其中铝当量定义为:Aleq = A1+270。
17.包括权利要求1所述钛合金的航空组件。
18.包括权利要求1所述钛合金的扇叶。
19.一种钛合金，包括以重量％计，约6.5的铝，约1.7的银，约1.7的钥，约0.36的硅，约0.20的氧，约0.16的铁，约0.03的碳，以及附带杂质的余量钛。
20.—种制造钛合金的方法,包括: a提供一种钛合金，包括以重量％计，约6.0-6.7的铝，约1.4-2.0的钒，约1.4-2.0的钥，约0.20-0.42的硅，约0.17-0.23的氧，至多约0.24的铁，至多约0.08的碳，以及附带杂质的余量钛； b在β转化温度以 上40-200摄氏度之间进行(a)合金的第一热处理，且锻造以破坏铸块的铸造组织并随后冷却合金； c在β转化温度以下30-100摄氏度之间进行(b)合金的第二热处理，且将合金轧制成板状、棒状或还状；且 d将(c)合金在β转化温度以下退火。
21.根据权利要求20所述的方法，其还包括步骤:在步骤(b)中再加热合金至β转化温度以上50-150摄氏度，使β相重结晶。
22.根据权利要求20所述的方法，其还包括步骤:再加热合金至β转化温度以上.30-150摄氏度，使β相重结晶，随后锻造拉伸至少百分之10并水淬火。
【文档编号】C22C14/00GK104169449SQ201380013790
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年1月12日 优先权日:2012年1月12日
【发明者】罗杰·托马斯, 保罗·盖瑞特, 约翰·范宁 申请人:钛金属公司