一种高温钛合金及其制备方法
【专利说明】一种高温钛合金及其制备方法
[0001] 【技术领域】 本发明涉及一种钛合金及其制备方法，具体涉及一种高温钛合金及其制备方法。
[0002] 【【背景技术】】 已知的，世界范围内高温钛合金主要是围绕航空发动机的应用背景而进行开发的，主 要应用于飞机发动机轮盘、低压涡轮叶片、转子、鼓筒等部位，产品类型主要为锻件和板材， 鉴于发动机对材料的要求苛刻，要求其具有良好的室温性能、高温强度、蠕变抗力、热稳定 性、疲劳性能和断裂韧性等的匹配；同时考虑到产品主要为锻件和板材，则同时要求材料具 有良好的冷、热加工性能。
[0003] 高温钛合金材料主要应用背景为航天结构件，产品的类型上涵盖铸件、锻件和板 材；与航空结构件和转动部件不同，高温钛合金材料在材料的技术指标上，除了要求具有良 好的室温性能、高温强度、蠕变抗力、持久性能、冷热加工性能外，还要求材料具有良好的铸 造性能和焊接性能。
[0004] 针对目前世界范围内航空用高温钛合金材料，从合金元素组成方面分析主要有二 大显著区别：一大类是含Sn的高温钛合金材料；另一类是不含Sn的高温钛合金材料。Sn 元素在高温钛合金中的优缺点如下：1)优点：Sn在合金中属于中性元素，在a-Ti和0-Ti 中均具有较大的固溶度，与其他元素一起加入，可以起到补充强化的作用；Sn元素的加入， 不会增加材料中0相含量，因此可以在提高合金材料高温强度的同时，不会降低材料的高 温蠕变抗力和持久性能；另外，Sn元素的加入，还可以降低材料对氢脆的敏感性。2)缺点： 含Sn的高温钛合金材料经长期使用后热稳定性会有不同程度的下降，原因是：合金中加入 较多的A1和Sn，会导致析出大量的Ti3X(X=Al、Sn)脆性相，使合金热稳定性下降。热稳 定性表征了材料在高温长时间作用下保持塑性和韧性的能力，是高温钛合金的一个重要力 学性能指标，对于保证高温钛合金部件的高温长期使用可靠性具有重要的意义。截止目前， 关于Sn元素对材料铸造性能和焊接性能的影响，国内外尚无研究报道。
[0005](一）含Sn的高温钛合金材料 目前，世界各国航空发动机用600°C高温钛合金的典型合金是BT18y、BT36、Ti-1100、 頂1834、Ti-60及Ti600,都是在Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Si系的基础上发展而来的。基本情况如 下表所示。
[0006] 国内外600°C高温钛合金材料
【主权项】
1. 一种高温铁合金，其特征是；其成分按质量百分比包括： A1 5. 5 ?7. 0 〇/〇 ; Zr 2. 0 ?5. 0 〇/〇 ; 佩 0. 5 ?2. 5% ; Mo 0. 2 ?1. 0% ; Si 0. 1 ?0. 8 〇/〇 ； C 0. 03 ?0. 15% ; 余量为Ti及不可避免的杂质元素。
2. 根据权利要求1所述的高温铁合金，其特征是；按成分质量百分比，所述高温铁合金 的成分优选为；Al、6. 0 ?6. 6 % ;Zr、3. 5 ?4. 5% ;Nb、l. 0 ?2. 0% ;M〇、0. 4 ?0. 8% ;Si、0. 2 ? 0. 7 % ;C、0. 06?0. 14% ;余量为Ti及不可避免的杂质元素。
3. 根据权利要求1所述的高温铁合金，其特征是；按成分质量百分比，所述高温铁合金 的成分优选为；Al、6. 3% ; Zr、4. 0% ;佩、1. 6% ;M〇、0. 6% ;Si、0. 4% ;C、0. 10% ;其余为 Ti 及不 可避免的杂质元素。
4. 实施权利要求1?3任一权利要求所述的一种高温铁合金的一种高温铁合金的制备 方法，其特征是；制备方法具体包括如下步骤： 一、 准备材料： 首先Ti采用0A--1级海绵铁，合金元素Nb、Mo、Si W中间合金形式加入；Zr和C分别 W海绵Zr和碳粉形式加入；A1部分由中间合金带入，不足部分W纯A1加入； 二、 制备高温铁合金： 接上步，中间合金与海绵铁经配料、混料后，用压机压制成电极，然后将电极组焊在一 起，在烙炼设备中烙炼2?3次，制成合金铸锭，将合金铸锭通过真空自耗电弧炉铸造炉或 真空感应铸造炉进行真空德注力学试棒；铸造试棒经过热等静压处理，去除内部缩孔，通过 铸造和热等静压处理，获取室温-70(TC拉伸强度与塑性、短时持久和蠕变性能均满足航天 发动机高温零部件的使用要求，并且具有良好焊接性能的高温铁合金。
5. 根据权利要求4所述的高温铁合金的制备方法，其特征是；所述烙炼设备为真空自 耗电弧炉或真空感应炉。
【专利摘要】一种高温钛合金及其制备方法，本发明中未添加任何Sn元素，杜绝了脆性相Ti3Sn易导致的铸造过程中的开裂倾向、焊接过程中裂纹倾向，使本发明具有更好的铸造性能、焊接性能和产品可靠性；Nb和Si元素的同时加入，形成了Nb-Si高熔点化合物颗粒，提高了材料的高温持久和蠕变性能；另外，一定量的C元素的加入后几乎全部固溶在材料基体中，提高了材料的高温持久和蠕变性能等。
【IPC分类】C22C1-03, C22C14-00, C22F1-18, C22B9-20
【公开号】CN104532056
【申请号】CN201410735879
【发明人】陈志强, 周洪强, 包淑娟, 李渤渤
【申请人】洛阳双瑞精铸钛业有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月8日