[发明专利]一种析出硬化型钛合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金材料，具体涉及一种用于航天与国防、生物医疗、民生、运动器材等领域的析出硬化型钛合金材料。

背景技术

钛合金由于它的强度高、密度小，机械性、韧性和抗蚀性都较好，是目前市场需求的高耐蚀性及高强度材料的首选，一般以Ti-6Al-4V(α+β)可析出硬化型钛合金材料为主。Ti-6Al-4V虽具有低廉价格的优点，但其热处理后机械性质较差(见表一)；若需优良机械性质，则需选择SP700(见表一)等其它价格较高的(α+β)可析出硬化型钛合金。

表一

注：1kgf/mm²＝9.8MPa

因此，研制一种既具有高耐腐蚀性、高强度以及高韧性的特点，并且价格较低的钛合金便成为本发明所要研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种析出硬化型钛合金，不仅具备耐腐蚀性高、

强度高以及韧性高的特点，并且价格较低。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种析出硬化型钛合金，该合金材料的组份及含量如下：

铝4.5～5.5重量％；

锡0.7～1.2重量％；

铬0.7～1.2重量％；

铁0.7～1.2重量％；

碳0.0001～0.1重量％；

氧0.0001～0.18重量％；

氮0.0001～0.05重量％；

氢0.0001～0.02重量％；

钛余量。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述钛合金属于(α+β)可析出强化型钛合金，理论密度约为4.46g/cm³，相转变点约为910℃～940℃。

2、上述方案中，所述钛合金经退火处理后硬度为HRC 28～32。所述钛合金经固溶处理后，再经时效析出处理硬度为HRC 38～42，抗拉强度大于1060MPa，延伸率大于9％。这里所述的固溶处理是指将钛合金材料升温到固溶线以上的单相区，恒温保持一段时间，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。固溶处理的目的主要是改善钢和合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备等。这里所述的时效析出处理是指钛合金经固溶处理，冷塑性变形或铸造、锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。

3、上述方案中，所述钛合金由固溶处理的温度高低与保温时间长短来调整所述钛合金内β相与α相的比例。因为在本发明钛合金中理论上只有三种金相组织形式，α相、α+β相、β相三种，其中，β相与α相的比例可由固溶处理温度的高低与保温时间长短的控制来调整。

本发明的原理及优点为：

本发明的钛合金材料采用二道次VAR(真空电弧炉)精炼制程而得。制程中可脱除钛合金材中大部分氧(O)氮(N)氢(H)碳(C)等不纯物质，提高钛合金材纯净度、耐蚀性与机械性质。

本发明钛合金材料由于铁(Fe)的含量达到0.7～1.2重量％，故可有效强化钛合金的强度；搭配以适当的锡(Sn)含量0.7～1.2重量％，可增加钛材料合金化的延伸性；因铬(Cr)含量控制于0.7～1.2重量％，可使钛合金在相转变时更加稳定。

附图说明

附图1为本发明钛合金材料的金相组织图；

附图2为Ti-6Al-4V钛合金材料的金相组织图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：一种析出硬化型钛合金，该合金材料的组份及含量如下：

铝4.5～5.5重量％；

锡0.7～1.2重量％；

铬0.7～1.2重量％；

铁0.7～1.2重量％；

碳0.0001～0.1重量％；

氧0.0001～0.18重量％；

氮0.0001～0.05重量％；

氢0.0001～0.02重量％；

钛余量。

本发明钛合金于退火状态下硬度为HRC 28～32，经固溶处理+时效析出处理后硬度为HRC 38～42，抗拉强度大于1097MPa，延伸率大于9％。

本发明钛合金由固溶处理的温度高低与保温时间长短来调整所述钛合金内β相与α相的比例。

本发明主要目的在于提供一种具有超高强度高韧性的钛合金，根据上述目的，本发明合金材料经多次实验后所求得较佳成分如表二所示。