一种超高强钛合金及其制备

本发明涉及超高强钛合金，具体涉及一种1700mpa级超高强钛合金及其制备。

背景技术：

1、高强钛合金如ti-1023、tb9及bt22等替代高强钢用于航空航天飞行器结构件，可使飞行器明显减重。随着新一代高性能航空航天飞行器向着高速化、结构复杂化以及高燃油效率等方向的跨越式发展，对钛合金结构材料的强度提出了更高的需求。此外，兵器、船舶等武器装备各类承力构件、承力螺栓等紧固件、高强度弹簧等弹性元件、航母弹射器与装甲等均对钛合金强度提出了明确需求。因此，超高强度钛合金成为新一代航空航天飞行器及武器装备发展的关键结构材料之一，是钛合金开发和应用研究的重点方向，更是各国政府关注和重点发展的新型军用先进材料。

2、目前，超高强钛合金强度水平在1400～1600mpa级别。因此，开发一种抗拉强度达到1700mpa以上的的超高强度钛合金，对航空航天结构件的发展具有积极推动作用。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种1700mpa级超高强钛合金。该合金加入cr和mo，显著提高合金淬透性，同时促进时效过程中马氏体片层内纳米孪晶形成，有效提高抗拉强度。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种1700mpa级超高强钛合金，其特征在于，该超高强钛合金由以下质量百分含量的成分组成：al 5.50～6.50％，v 5.5～6.5％，sn 1.5～2.5％，cr 0.5～3.0％，mo 0.5～3.0％，fe 0.2～2.0％，cu 0.2～2.0％，余量为ti和不可避免的杂质。

3、优选，所述超高强钛合金由以下质量百分含量的成分组成：al5.50～6.50％，v5.5～6.5％，sn 1.5～2.5％，cr 0.5～1.5％，mo 0.5～1.5％，fe 0.2～1.0％，cu 0.2～1.0％，余量为ti和不可避免的杂质。

4、更优选，所述超高强钛合金由以下质量百分含量的成分组成：al5.80～6.30％，v5.8～6.3％，sn 1.5～2.5％，cr 0.5～1.5％，mo 0.5～1.5％，fe 0.2～1.0％，cu 0.2～1.0％，余量为ti和不可避免的杂质。

5、上述的一种1700mpa级超高强钛合金，所述超高强钛合金成品经850～950℃/wq固溶+300～600℃/ac时效处理后使用。

6、上述的一种1700mpa级超高强钛合金，所述超高强钛合金热处理后室温拉伸抗拉强度rm≥1700mpa。

7、本发明的1700mpa级超高强钛合金通过以下步骤制备：

8、步骤一、将海绵钛、铝豆、铝钒合金、钼钒铝钛合金、钛锡合金、纯铬颗粒、铁粉和铜粉混合压制成电极，经过三次真空自耗电弧熔炼，得到合金铸锭；

9、步骤二、将步骤一中合金铸锭在900～1300℃(优选1050～1150℃)开坯锻造(锻造变形量为40～80％)，随后在850～920℃(优选870～900℃)轧制(变形量为60～100％)，随后在650～750℃(优选680～720)拉拔(变形量为20～80％)，得到合金成品；

10、步骤三、将步骤二中合金成品进行850～950℃/wq(优选860～920℃)固溶+300～600℃/ac(优选350～560℃)时效热处理，固溶时间0.5～4小时(优选1～2小时)，时效处理1～6小时(优选2～4小时)，热处理后合金抗拉强度rm≥1700mpa，得到超高强钛合金。

11、本发明的有益效果是：

12、(1)本发明在成分设计上，添加cr和mo元素，能够有效增加合金淬透性，高温淬火后得到的较多针状马氏体。

13、(2)本发明相对其他高强钛合金，合金元素含量较低，可有效降低合金生产成本。

14、(3)本发明的超高强钛合金，热处理后合金抗拉强度rm≥1700mpa，远超其他超高强钛合金。

技术特征：

1.一种超高强钛合金，其特征在于，该超高强钛合金由以下质量百分含量的成分组成：al 5.50～6.50％，v 5.5～6.5％，sn 1.5～2.5％，cr 0.5～3.0％，mo 0.5～3.0％，fe 0.2～2.0％，cu 0.2～2.0％，余量为ti和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述超高强钛合金由以下质量百分含量的成分组成：al 5.50～6.50％，v 5.5～6.5％，sn 1.5～2.5％，cr 0.5～1.5％，mo 0.5～1.5％，fe 0.2～1.0％，cu 0.2～1.0％，余量为ti和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述超高强钛合金由以下质量百分含量的成分组成：al 5.80～6.30％，v 5.8～6.3％，sn 1.5～2.5％，cr 0.5～1.5％，mo 0.5～1.5％，fe 0.2～1.0％，cu 0.2～1.0％，余量为ti和不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述超高强钛合金成品是所述钛合金经850～950℃/(优选860～920℃)固溶+300～600℃/(优选350～560℃)时效处理后获得使用，固溶时间0.5～4小时(优选1～2小时)，时效处理1～6小时(优选2～4小时)。

5.根据权利要求1所述的钛合金，其特征在于，所述超高强钛合金热处理后室温拉伸抗拉强度rm≥1700mpa。

6.一种权利要求1-5任一所述钛合金的制备方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种1700MPa级超高强钛合金，由以下质量百分含量的成分组成：Al 5.50～6.50％，V 5.5～6.5％，Sn 1.5～2.5％，Cr 0.5～3.0％，Mo 0.5～3.0％，Fe 0.2～2.0％，Cu 0.2～2.0％，余量为Ti和不可避免的杂质，合金铸锭1000～1200℃开坯锻造，成品加工温度为680～920℃，合金成品经850～950℃/WQ固溶+300～600℃/AC时效处理后使用，合金经固溶时效热处理后的室温拉伸抗拉强度Rm≥1700MPa。技术研发人员：胡明,董利民,雷晓飞,訾赟,张兆雄,李森,杨锐受保护的技术使用者：中国科学院金属研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12