专利名称：用于高强度应用的近β钛合金及其制备方法
技术领域：
本公开一般涉及一种高强度钛合金及其制备方法。该合金有利地用于需要结合高强度、深淬透性和良好延性性质的应用。
背景技术：
常规地，多种钛和铁合金已用于航空部件的制备。钛合金的使用更为有利，因为用它制备的组分比铁合金制备的更轻。这种钛合金的一个举例由特有库林(TetyiAhin)等人公开在美国专利 No. 7，332，043( “，043专利”)中，该专利描述了将一种Ti_555_3合金用于航天工程应用， 其组成为铝5 %，钼5 %，钒5 %，铬3 %，铁0. 4%。然而，Ti-555-3合金在航空工业中，当其用于临界应用时(如着陆齿轮)，不能保持所需的高强度、深淬透性和良好延性。而且， 该’043专利未能公开将氧用于其Ti-555-3合金中，而氧是钛合金组成中一个重要元素。通常有意地调整氧的百分数以使其对强度特性产生明显影响。另一个举例由美国专利申请公开No. 2008/0011395(下文称“，395申请”)提供， 该申请描述了一种含铝、钼、钒、铬和铁的钛合金。然而，该公开中合金元素的重量％范围过宽。比如，合金 Ti-5Al-4. 5V-2Mo-lCr-0. 6Fe (VT23)和 Ti-5Al-5Mo-5V-lCr_lFe (VT22)均易于落在指定重量百分数范围内。这些合金为公众所知(in the public domain)可追溯到1976年。此外，在‘395申请中提供的重量百分数优选范围导致差的强度-延性结合。因此，该对比文献在航空工业中，当其用于临界应用时(如着陆齿轮)，不能达到所需的高强度、深淬透性和良好延性。因此存在这样一种需要，使得合金具有改善的强度、深淬透性和良好延性，以满足航空工业中临界应用的需要。这种产品的关键特性是高拉伸强度(如拉伸屈服强度 (“TYS”)和极限拉伸强度(“UTS”))、弹性模量、伸长率和断面收缩率(“RA”)。而且，还存在对用于制备和加工这种合金以进一步改善其性能的先进技术的需要。
发明内容
根据上述问题、需要和目标，公开了一种高强度近β钛合金。在一个实施方式中， 该钛合金包括(以重量％计)铝5. 3-5. 7%，钒4. 8-5. 2%，铁0.7-0. 9%，钼4.6-5.3%， 铬 2. 0-2. 5%，氧 0. 12-0. 16%，余量为钛和附带杂质(incidental impurities)。在另一个实施方式中，该钛合金的β同晶(βΙ50)对β共析(βΕυτ)稳定剂之比为 1. 2-1. 73，更具体地为1. 22-1. 73，其中β同晶对β共析稳定剂之比定义为
权利要求
1.一种钛合金，其主要由以下组分构成，以重量％计铝5. 3-5. 7 %，钒4. 8-5. 2 %，铁 0. 7-0. 9 %，钼 4. 6-5. 3 %，铬 2. 0-2. 5 %，氧 0. 12-0. 16 %，以及任选的一种或多种选自 N、C、 Nb,Sn,Zr,Ni,Co,Cu和Si的添加元素，其中，每个添加元素的含量少于0. 1%，添加元素的总含量少于0. 5重量％，余量为钛。
2.如权利要求1所述的钛合金，其中，其β同晶对β共析稳定剂之比约为1.4，所述 β同晶对β共析稳定剂之比定义为
3.如上述权利要求中任一项所述的钛合金，其中，铝的重量％约为5.5。
4.如上述权利要求中任一项所述的钛合金，其中，钒的重量％约为5.0。
5.如上述权利要求中任一项所述的钛合金，其中，铁的重量％约为0.8。
6.如上述权利要求中任一项所述的钛合金，其中，钼的重量％约为5.0。
7.如上述权利要求中任一项所述的钛合金，其中，铬的重量％约为2.3。
8.如上述权利要求中任一项所述的钛合金，其中，氧的重量％约为0.14。
9.一种航空系统部件，其为一种着陆齿轮或扣件，包括如上述权利要求中任一项所述的合金。
10.一种制造用于高强度、深淬透性和良好延性应用的钛合金的方法，其包括 提供如权利要求1-8中任一项所述的合金；在两相区温度下对该钛合金进行固溶热处理；以及对该钛合金进行沉淀硬化。
11.如权利要求10所述的方法，其进一步包括真空电弧重熔该合金。
12.如权利要求10或11所述的方法，其进一步包括在低于β转变温度的温度下锻造与滚塑该钛合金。
13.一种制备为着陆齿轮或扣件的航空系统部件的方法，该方法包括权利要求10-12 中任一项所述的方法。
14.权利要求1-8中任一项所述的合金用于制备为着陆齿轮或扣件的航空系统部件的应用。
15.如权利要求1所述的合金，其实质上如本文中实施例所述。
16.如权利要求10所述的方法，其实质上如
图1所示或通过参照图1描述在本文中或实施例中。
全文摘要
提供了一种高强度近β钛合金，其包括(以重量％计)铝5.3-5.7％，钒4.8-5.2％，铁0.7-0.9％，钼4.6-5.3％，铬2.0-2.5％，氧0.12-0.16％，余量为钛和附带杂质。同时提供了一种包括该高强度近β钛合金的航空系统部件，以及制造一种用于高强度、深淬透性和良好延性应用的钛合金的方法。
文档编号C22C1/02GK102549181SQ201080032366
公开日2012年7月4日 申请日期2010年5月28日 优先权日2009年5月29日
发明者J·范宁 申请人:钛金属公司