[发明专利]一种新型耐热钛合金及其加工制造方法和应用

权利要求书

1.一种新型耐热钛合金，其特征在于：按重量百分比计，所说合金的成分为，Al：5.4％～6.3％；Sn:3.0％～5.0％；Zr：2.5％～6.4％，Mo：0.0～0.96％，Si：0.25％～0.5％，Nb：0.2％～0.5％，Ta：0.3％～3.4％，W：0.2％～1.6％，C：0.0～0.07％，O≤0.17％，Fe≤0.03％，余量为Ti和不可避免的杂质元素。

2.按权利要求1所述的新型耐热钛合金，其特征在于：按重量百分比计，所说合金的成分优选为，Al：5.4％～6.3％；Sn:3.0％～5.0％；Zr：2.5％～4.0％，Mo：0.0～0.64％，Si：0.25％～0.5％，Nb：0.2％～0.5％，Ta：0.9％～3.4％，W：0.3％～1.6％，C：0.0～0.07％，O≤0.17％，Fe≤0.03％，余量为Ti和不可避免的杂质元素。

3.按权利要求1所述的新型耐热钛合金，其特征在于：按重量百分比计，所说合金的成分优选为，Al：5.4％～6.3％；Sn:3.0％～5.0％；Zr：2.5％～4.0％，Mo：0.0～0.64％，Si：0.25％～0.5％，Nb：0.2％～0.5％，Ta：0.9％～2.5％，W：0.3％～1.2％，C：0.03～0.07％，O≤0.12％，Fe≤0.02％，余量为Ti和不可避免的杂质元素。

4.按权利要求1所述的新型耐热钛合金，其特征在于：按重量百分比计，所说合金的成分优选为，Al：5.4％～6.3％；Sn:3.0％～5.0％；Zr：2.5％～4.0％，Mo：0.0～0.64％，Si：0.25％～0.5％，Nb：0.2％～0.5％，Ta：0.9％～2.5％，W：0.3％～1.2％，C：0.0～0.03％，O≤0.17％，Fe≤0.03％，余量为Ti和不可避免的杂质元素。

5.一种权利要求1、2、3或4所述的新型耐热钛合金的加工制造方法，其特征在于，冶炼工艺如下：

原材料采用0～1级海绵钛，合金元素Sn、Mo、Si、Nb、Ta、W以中间合金形式加入；Al部分由中间合金带入，不足部分以纯Al加入；Zr和C分别以海绵Zr和碳粉形式加入；中间合金与海绵钛经配料、混料后，用压机压制成电极；将电极组焊在一起，在真空自耗电弧炉中熔炼2～3次，制成合金铸锭。

6.一种权利要求1、2或3所述的新型耐热钛合金的加工制造方法，其特征在于，热加工工艺如下：

1)铸锭或坯料在α+β/β相变点之上20～150℃加热，采用水压机或油压机锻造2～4火次，加热温度随锻造火次增加逐渐降低，最大降幅不超过100℃；每火次名义变形量不低于40％，单次进砧量不低于10％；

2)α+β两相区锻造，α+β/β相变点之下10～60℃加热，锻造加热温度随锻造火次增加逐渐降低，火次名义变形量不低于40％，锻造总火次2～7火，单次进砧量不低于10％以保证心部充分变形；采用液压机、轧机或精锻机热加工；

3)最后一火次变形在α+β/β相变点之下10～40℃加热，名义变形量在30％～60％之间，采用液压机、轧机或精锻机热加工；

或者，最后一火次变形在α+β/β相变点之上10～30℃加热，名义变形量在30％～60％之间，终锻温度要求在α+β两相区，且要求在α+β两相区变形在10％～30％之间，采用液压机、轧机或精锻机热加工。

7.一种权利要求1、2、3或6所述的新型耐热钛合金的加工制造方法，其特征在于，固溶时效热处理工艺如下：

固溶：α+β/β相变点以下10～50℃保温2～4h，出炉后采用空冷、风冷或油淬，材料截面厚度小于30mm时采用风冷或空冷，截面厚度大于30mm时采用油淬；最后一火次热加工坯料的加热温度在α+β/β相变点之上时，固溶温度取下限；时效：700～750℃保温2～8h，空冷或炉冷。

8.一种权利要求1、2或4所述的新型耐热钛合金的加工制造方法，其特征在于，采用铸造成形，热处理工艺为：α+β/β相变点以上10～30℃固溶，空冷或风冷或油淬；然后，在700～750℃时效2～8h，空冷或炉冷。

9.一种权利要求1、2、3或4所述的新型耐热钛合金的应用，其特征在于，通过不同的热加工和热处理工艺组合，获得拉伸强度与塑性、持久和蠕变强度与热稳定性的不同匹配；该合金用于制作先进航空发动机高温部位的叶片或盘件零件，在600～650℃范围内长时使用；或者，该合金用于制作航天飞行器蒙皮耐高温结构件，在650℃～750℃范围内短时使用；或者，该合金也作为汽车或锅炉耐高温耐蚀阀门用材料。