[发明专利]Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金及其加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型钛合金，具体而言，涉及通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金及其加工工艺。

背景技术

Ti-Mo-V-Al-Cr系钛合金由于其高强度和高韧性的特性，被广泛地应用于航空航天领域。其中我国自行研发的Ti5Mo5V8Cr3Al钛合金是一种亚稳定β钛合金，Ti5Mo5V8Cr3Al合金主要合金元素含量(wt％)为：Mo:4.5％～5.7％；V:4.5％～5.7％；Cr:7.5％～8.5％；Al:2.5％～3.5％；余量为钛，由于其具有较好的强度、韧性以及轻质的特性，已被应用于航空及航天工业。但是由于其锻造温度下具有较大抗力，影响其锻造性能和机械加工性。此外，仍需更高强度的钛合金材料以满足航空航天工业的需要。

发明内容

本发明提供一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金，其具有较高的时效强化特性以及良好的热加工性能。

一方面，本发明提供一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金，主要合金元素含量(wt％)为：Mo:4.5％～5.7％；V:4.5％～5.7％；Cr:3.5％～4.5％；Al:2.5％～3.5％；余量为钛。

另一方面，本发明提供一种通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金的加工工艺，其包括如下步骤：

一、按以下比例配料(wt％)：Mo:4.5％～5.7％；V:4.5％～5.7％；Cr:3.5～4.5％；Al:2.5～3.5％；Fe<0.30％；C:<0.05％ N:<0.04％；H:<0.015％；O：<0.15％；余量为钛；

二、将配料压制成电极；

三、在真空自耗电炉经2～3次熔炼；

四、900～1150℃锻造开坯；

五、800～1000℃锻造成所需尺寸的材料；

六、450～650℃保温1～8小时，空冷至室温。

再一方面，本发明提供通式为Ti5Mo5V4Cr3Al的钛合金的另一种加工工艺，其包括如下步骤：

一、按以下比例配料(wt％)：Mo:4.5％～5.7％；V:4.5％～5.7％；Cr:3.5～4.5％；Al:2.5～3.5％；Fe<0.30％；C:<0.05％ N:<0.04％；H:<0.015％；O:<0.15％；余量为钛；

二、将配料压制成电极；

三、在真空自耗电炉经2～3次熔炼；

四、900～1150℃锻造开坯；

五、800～1000℃锻造成所需尺寸的材料；

六、680～850℃保温1～3小时，其后空冷或水淬至室温；

七、450～650℃保温1～8小时，空冷至室温。

根据本发明的Ti5Mo5V4Cr3Al钛合金，与已有的亚稳定β型Ti5Mo5V8Cr3Al钛合金相比，具有更高的时效强度和机械加工性能；与近β型Ti5Mo5V2Cr3Al钛合金相比，具有更高的时效强度。

具体实施方式

以下结合实施例具体说明本发明，但本发明并不限于该实施例。

实施例1

按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt％)为：Al:6.0；V:4.0；Fe:0.11；C:0.009；N:0.01；H:0.0015；O:0.10；余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经3次熔炼得到铸锭。于1100℃锻造开坯，于900℃锻造成Φ20mm棒材，于750℃保温2小时，其后空冷至室温，得样品1，结构式为Ti6Al4V。

按以下比例配合金料，主要合金元素含量(wt％)为：Mo:4.8；V:4.9；Cr:4.0；Al:3.1；Fe:0.11；C:0.008；N:0.010；H:0.0015；O:0.10；余量为钛。将配料压制成电极。在真空自耗电炉经两次熔炼得到铸锭。于1100℃锻造开坯，于900℃锻成Φ20mm棒材，于540℃时效5小时，得样品2。

改变合金中铬的含量，分别为4.0％、6.0％、8.0％，应用与制备样品2相同的步骤，制备样品3～5。

实施例2 钛合金的力学性能实验

将样品1-5加工成Φ5mm的常规拉伸试样。使用AG50KNE试验机测试各试样的力学性能。试验在AG50KNE试验机上经加热器分别加热至850℃和900℃并保温15分钟后进行。钛合金的力学性能如表1所示。

表1