[发明专利]一种短时高温高强钛合金

说明书

技术领域

本发明属于高温钛合金技术领域，具体涉及一种短时高温高强钛合金。

背景技术

航空发动机是高温钛合金最主要的应用领域。为了满足高性能航空发动机长寿命安全服役的要求，高温钛合金不但应具有高的高温强度，还应当具有良好的热稳定、蠕变、高温疲劳、抗氧化等性能。综合考虑这些要求，可在500℃以上长期服役的高温钛合金一般选用近α型合金，如Ti-6242S、IMI834、Ti-1100等。这些合金在500℃强度一般低于800MPa，在600℃强度一般低于680MPa。航天等短时应用，对热稳定、蠕变、疲劳及抗氧化性的要求较低，高温热强性成为最主要的关注点，希望尽可能提高钛合金的高温强度。对于航天领域，薄板是最重要的应用产品形式。现有近α高温钛合金的加工窗口窄、热塑性较差，容易开裂，薄板制备的难度较高，难以满足应用的需求，急需开发具有良好工艺性的新型短时高温高强钛合金。研究表明，一定含量β稳定元素的加入可有效提高钛合金的高温强度及热工艺性，但某些或过量β稳定元素的加入会导致高温强度的下降，而中性元素Sn和Zr对于钛合金高温强度的提高起有利作用。因此，对于新型短时高温钛合金的研发设计显得尤其重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高温强度及热工艺性优良的短时高温高强钛合金。该短时高温高强钛合金为一种α+β两相钛合金，热处理后可获得高的强塑性配合，600℃抗拉强度达到810MPa，500℃抗拉强度达到900MPa，适于短时高温高承力零部件应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种短时高温高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 5.8%~7.0%，Sn2%~4%，Zr 2%~4%，W+Mo+Cr 5.0%~7.0%，C≤0.15%，余量为Ti和不可避免的杂质；其中，Mo≤3.0%，Cr≤1.0%；所述高温高强钛合金是指热处理后500℃抗拉强度为800MPa~900MPa，600℃抗拉强度为730MPa~810MPa，700℃抗拉强度为610MPa~680MPa的钛合金。

上述的一种短时高温高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al6.5%，Sn3.0%，Zr3.0%，W3.0%，Mo2.0%，Cr0.5%，C0.12%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种短时高温高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al 7%，Sn2.0%，Zr4.0%，W5.0%，Mo1.5%，Cr0.4%，C0.08%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种短时高温高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al5.8%，Sn3.0%，Zr3.0%，W4.0%，Mo2.5%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种短时高温高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al6.3%，Sn4.0%，Zr2.0%，W3.0%，Mo2.8%，Cr0.8%，C0.05%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种短时高温高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al6.0%，Sn3.0%，Zr3.0%，W3.0%，Mo3.0%，Cr1.0%，C0.15%，余量为Ti和不可避免的杂质。

上述的一种短时高温高强钛合金，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：Al6.7%，Sn2.0%，Zr4.0%，W3.0%，Mo1.0%，Cr1.0%，C0.10%，余量为Ti和不可避免的杂质。

本发明的制备方法为钛合金的常规制备方法：根据需要选择合适的中间合金与海绵钛按设计成分混合压制电极，经真空自耗电弧重熔法得到合金锭，合金锭在液压锻造机或锻锤等自由锻造设备上进行开坯锻造，可根据需要进行棒材锻造、板材轧制、棒丝材轧制等热加工工艺制成成品。成品经退火或固溶时效后使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：该短时高温高强钛合金热加工性优良，室温强度可在1050MPa~1300MPa较宽范围内调整，在500℃-700℃温度范围内同比现有商业高温钛合金具有更高的强度，满足短时高温应用对钛合金性能的要求。

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

具体实施方式