[发明专利]一种高强度钛铝镍合金板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强度钛铝镍合金板材及其制备方法，属于钛基合金制造领域。

背景技术

Ti-6Al-4V是使用最广泛、最成熟的典型的(α+β)两相钛合金，各 国相继研发的历史已近四十年、并有各自的合金牌号。其成份特征为：合 金元素允许波动范围较宽(Al：5.5％-6.75％)，杂质允许含量较高(Fe： 0.3％max、O：0.2％max、H：0.015％max)；从而带来较高的冶金缺陷可 能性、较低的塑性和韧性及较短的使用寿命。为此，以美、英为首的少数 发达国家又在近20年开发了相应的低间隙合金，如美国UNS R56401、 ASTM F468、Grade 23、AMS4930、Ti-64ELI，英国IMI318ELI，法国 TA6VELI等，广泛应用于低温、医疗、舰船及飞行器等重要领域。其成 份特征为：合金元素允许波动范围较窄(Al：5.5％～6.5％)，杂质允许含 量较低(Fe：0.25％max、O：0.13％max、H：0.0125％)；从而带来较小 的冶金缺陷可能性、较高的塑性和韧性、较好的焊接性能及较长的使用寿 命。比Ti-6Al-4V合金的K1C提高近一倍、da/dN降低达一个数量级，现 已应用在先进的战斗机和新一代民机上。例如，美国将Ti-6Al-4V和 Ti-6Al-4V ELI合金应用于F-16战斗机的水平尾翼转轴、波音767的第一 号驾驶舱风档玻璃窗骨架和UH60A“黑鹰”、SH60B“海鹰”、CH53E“超 级种马”等直升机的主旋翼、尾旋翼转动部件。民机波音747的主起落架 用的支撑梁大型模锻件(重1545kg、长6.2m、宽0.95m、投影面积4.06m2)， 自1969年开始生产直到如今仍在供应中。如今，美国第四代战机F22、 F/A-18E/F等的Ti-6Al-4V(Ti-6Al-4V ELI)钛合金应用已经进入采用更大 型整体模锻件的成熟应用阶段，如F22战斗机零件中钛合金占飞机重量的 41％，其中Ti-6Al-4V ELI又占钛合金重量的87.5％。其中F-22后机身整体式隔框(重1590kg、长3.8m、宽1.7m、投影面积5.53m2)是目前世界 上最大的钛合金闭式模锻件。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种操作方便、工艺可控性强的钛合金板材的制备方法。该工艺可使钛合金板材保持良好的强度、断裂韧性及塑性的匹配，板材性能批次稳定性提高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高强度钛铝镍合金板材，其特征在于：所述合金的各组分质量百分含量为：Al  5-6％、Ni  1-2％、W 0.02-0.03％，Te 0.01-0.02％，Cu 0.7-0.8％、V 0.5-0.6％、Bi 0.4-0.5％、Ag 0.4-0.5％、Sn 0.7-0.8％、Mo  0.2-0.3％、Fe 0.07-0.08％、Co 0.05-0.06％、Cr 0.06-0.07％、Pr 0.04-0.05％、Y 0.03-0.04％，余量为钛及不可避免的非金属夹杂。

作为优选，所述的高强度钛铝镍合金板材，所述合金的各组分质量百分含量为：Al  5％、Ni  1％、W 0.02％，Te 0.01％，Cu 0.7％、V 0.5％、Bi 0.4％、Ag 0.4％、Sn 0.7％、Mo  0.2％、Fe 0.07％、Co 0.05％、Cr 0.06％、Pr 0.04％、Y 0.03％，余量为钛及不可避免的非金属夹杂。

作为优选，所述的高强度钛铝镍合金板材，所述合金的各组分质量百分含量为：Al  6％、Ni  2％、W 0.03％，Te 0.02％，Cu 0.8％、V 0.6％、Bi 0.5％、Ag 0.5％、Sn 0.8％、Mo  0.3％、Fe 0.08％、Co 0.06％、Cr 0.07％、Pr 0.05％、Y 0.04％，余量为钛及不可避免的非金属夹杂。

作为优选，所述的高强度钛铝镍合金板材，所述合金的各组分质量百分含量为：Al  5.5％、Ni  1.5％、W 0.025％，Te 0.015％，Cu 0.75％、V 0.55％、Bi 0.45％、Ag 0.45％、Sn 0.75％、Mo  0.25％、Fe 0.075％、Co 0.055％、Cr 0.065％、Pr 0.045％、Y 0.035％，余量为钛及不可避免的非金属夹杂。